Metabolisme
Metabolisme
adalah reaksi biokima yang terdapat pada mahluk hidup. Reaksi yang
terjadi pada metabolisme terdapat dua macam yakni katabolisme dan
anabolisme. Katabolisme adalah reaksi penguraian sedangkan anabolisme
reaksi penyusunan. Dalam artikel ini akan dibahas reaksi katabolsime
pada karbohidrat.
Proses glikolisis secara singkat dapat dipahami dengan mudah dengan menggunakan gambar di atas. Dari gambar tersebut, kunci untuk menghafalkannya yakni 10 senyawa yang berperan dalam reaksi tersebut akan dikelompokkan menjadi 3 bagian:
Perhatikan pola dasar senyawa tersebut untuk mempermudah menghafal urutan reaksi glikolisis:
2 Glukosa (merah); 2 Fruktosa (kuning); 4 gliserat (hijau); dan 2 piruvat (ungu). Sementara untuk fosfat diberi garis bawah.
____
Note: Tempat terjadinya glikolisis yakni di sitoplasma. Hasil glikolisis berupa 2 ATP (aslinya 4 namun dikurangi 2 untuk tahapan memerlukan energi) dan 2 senyawa NADH.
Untuk mempermudah menghafalkan siklus krebs, maka gunakan "jembatan keledai" untuk memahaminya:
Keterangan:
Si (Sitrat) - Iso (Isositrat) - Ke (Ketoglutarat) - Su (Suksinil) - Nat (Suksinat) - Fu (Fumarat) - Ma (Malat) - Ok (Oksaloasetat)
Shortcut Resume Siklus Krebs
____
Note: Tempat terjadinya siklus krebs yakni di matriks mitokondria. Hasil dari siklus krebs yakni dihitung dua siklus karena ada dua asetil ko-A dari reaksi sebelumnya, sehingga hasil dua siklus krebs yakni 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO2.
Resume katabolisme ini akan menjelaskan mengenai tahapan secara umum
dengan menggunakan gambar alur untuk mempermudah pemahaman anda. Gambar
alur menjelaskan jumlah energi ATP yang dihasilkan oleh semua proses
reaksi.
Selama proses respirasi, alur utama untuk menghasilkan energi yakni glukosa ➡ NADH/FADH2 ➡ transpor elektron ➡ ATP. Dalam respirasi aerob ATP dihasilkan pada proses transpor elektron. Selama proses transpor elektron, 1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP sedangkan 1 molekul FADH2 menghasilkan 2 ATP. Gambar alur di bawah menggambarkan rincian perhitungan per molekul glukosa saat proses katabolisme. Hasil netto yakni 36 hingga 38 ATP. Angka 38 adalah hasil maksimum, sedangkan hasil 36 ATP dikarenakan 2 NADH hasil dari glikolisis di sitoplasma ketika masuk ke mitokondria dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor. Ketika 2 molekul NADH dari sitoplasma tidak menuju ke mitokondria, maka tidak dihitung menjadi ATP.
Sumber : Generasi Biologi
Singkatan:
Katabolisme karbohidrat adalah reaksi penguraian atau pemecahan molekul glukosa (C6H12O6) menjadi unit molekul yang lebih sederhana serta menghasilkan energi. Tahapan reaksi tersebut adalah sebagai berikut:
C6H12O6 + 6 O2 ➡ 6 CO2 + 6 H2O + ATP
Katabolisme karbohidrat terdiri dari 4 tahap, yakni: (1) glikolisis, (2) dekarboksilasi oksidatif, (3) siklus kreb, dan (4) transpor elektron.
Konsep penting untuk mempermudah mengingat materi katabolisme adalah memahami substrat dan hasil produk reaksi serta tempat terjadinya reaksi tersebut. Berikut adalah penjelasan masing-masing 4 tahapan metabolisme karbohidrat:
1. Glikolisis
Glikolisis adalah reaksi pemecahan molekul karbohidrat yang memiliki 6
karbon menjadi dua bagian. Tahapan reaksi kimia glikolisis ada 9
langkah. Cara mudah untuk memahami langkah tersebut yakni: (1)
perhatikan jumlah molekul karbon, (2) jumlah molekul tambahan seperti
fosfat, dan (3) posisi fosfat pada urutan molekul karbon, (4) pelepasan
fosfat akan menghasilkan ATP. Selain itu perhatikan juga posisi zat yang
dibutuhkan maupun dihasilkan dalam tiap tahapannya. Silahkan perhatikan
siklus glikolisis dan penjelasannya berikut:
Proses glikolisis secara singkat dapat dipahami dengan mudah dengan menggunakan gambar di atas. Dari gambar tersebut, kunci untuk menghafalkannya yakni 10 senyawa yang berperan dalam reaksi tersebut akan dikelompokkan menjadi 3 bagian:
- 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.
Perhatikan pola dasar senyawa tersebut untuk mempermudah menghafal urutan reaksi glikolisis:
2 Glukosa (merah); 2 Fruktosa (kuning); 4 gliserat (hijau); dan 2 piruvat (ungu). Sementara untuk fosfat diberi garis bawah.
- Glukosa (G)
- Glukosa-6 Fosfat (G6F)
- Fruktosa-6 Fosfat (F6P)
- Fruktosa-1,6 Bifosfat (F1,6BP)
- Fosfogliseraldehid (PGA)
- 1,3 Bifosfogliserat (1,3BPG)
- 3 Fosfogliserat (3PG)
- 2 Fosfogliserat (2PG)
- Fosfoenol Piruvat (PEP)
- Asam Piruvat (AP)
____
Note: Tempat terjadinya glikolisis yakni di sitoplasma. Hasil glikolisis berupa 2 ATP (aslinya 4 namun dikurangi 2 untuk tahapan memerlukan energi) dan 2 senyawa NADH.
2. Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi Oksidatif adalah reaksi perantara antara glikolisis
dengan siklus krebs. Proses dekarboksilasi oksidatif terbaru yakni
dimulai dari sitoplasma menuju mitokondria.
Langkah reaksi dekarboksilasi cukup mudah karena hanya mengubah asam piruvat yang memiliki 3 atom karbon menjadi asam sitrat yang memiliki 2 atom karbon. Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif di matriks mitokondra Hasil dekarboksilasi oksidatif yakni 2 NADH dan 2 CO2. Berikut adalah skema dekarboksilasi oksidatif respirasi aerob:
Langkah reaksi dekarboksilasi cukup mudah karena hanya mengubah asam piruvat yang memiliki 3 atom karbon menjadi asam sitrat yang memiliki 2 atom karbon. Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif di matriks mitokondra Hasil dekarboksilasi oksidatif yakni 2 NADH dan 2 CO2. Berikut adalah skema dekarboksilasi oksidatif respirasi aerob:
____
Note: Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif yakni di matriks mitokondria. Hasil dekarboksilasi oksidatif berupa 2 senyawa NADH, 2 CO2 dan asetil ko-A
Note: Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif yakni di matriks mitokondria. Hasil dekarboksilasi oksidatif berupa 2 senyawa NADH, 2 CO2 dan asetil ko-A
3. Siklus Krebs
Siklus krebs adalah tahapan ketiga yang paling banyak menghasilkan CO2. Diberi nama sesuai dengan penemunya yakni Hans Krebs. Siklus krebs juga disebut siklus asam sitrat. Ciri siklus krebs yakni berlangsung secara aerob. Fungsi siklus krebs adalah menghasilkan elektron dalam jumlah besar. Dalam suatu siklus, produksi hasil dari siklus krebs adalah 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP. Berikut adalah persamaan reaksi siklus krebs:Untuk mempermudah menghafalkan siklus krebs, maka gunakan "jembatan keledai" untuk memahaminya:
Si - Iso -Ke - Su - Nat - Fu - Ma - Ok
Keterangan:
Si (Sitrat) - Iso (Isositrat) - Ke (Ketoglutarat) - Su (Suksinil) - Nat (Suksinat) - Fu (Fumarat) - Ma (Malat) - Ok (Oksaloasetat)
Shortcut Resume Siklus Krebs
____
Note: Tempat terjadinya siklus krebs yakni di matriks mitokondria. Hasil dari siklus krebs yakni dihitung dua siklus karena ada dua asetil ko-A dari reaksi sebelumnya, sehingga hasil dua siklus krebs yakni 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO2.
4. Transpor Elektron
Transpor elektron adalah proses panen energi ATP yang berasal dari NADH dan FADH2
yang berasal dari reaksi sebelumnya. Tahapan ini merupakan tingkat
respirasi yang paling banyak menghasilkan ATP. Senyawa NADH dan FADH2 mengandung elektron H+ yang akan ditransfer atau ditranspor keluar dari membran dalam mitokondria.
Selama proses transpor tersebut, elektron akan melewati serangkaian reaksi untuk membentuk ATP melalui mekanisme fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah proses menghasilkan ATP secara aerob di dalam krista mitokondria dengan menggunakan sistem transpor elektron. Pada tahapan akhir dari perjalanan elektron (H+), maka elektron akan bereaksi dengan O2 membentuk air.
Note: Tempat terjadinya transfer elektron yakni di krista mitokondria. Jumlah total NADH dari reaksi pertama hingga ketiga ada 10 buah sedangkan FADH2 ada dua buah. Hasil dari transfer elektron yakni 34 ATP dan 6 H2O
Selama proses transpor tersebut, elektron akan melewati serangkaian reaksi untuk membentuk ATP melalui mekanisme fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif adalah proses menghasilkan ATP secara aerob di dalam krista mitokondria dengan menggunakan sistem transpor elektron. Pada tahapan akhir dari perjalanan elektron (H+), maka elektron akan bereaksi dengan O2 membentuk air.
Konsep Penting: 1 NADH = 3 ATP; 1 FADH2 = 2 ATP____
Note: Tempat terjadinya transfer elektron yakni di krista mitokondria. Jumlah total NADH dari reaksi pertama hingga ketiga ada 10 buah sedangkan FADH2 ada dua buah. Hasil dari transfer elektron yakni 34 ATP dan 6 H2O
Ringkasan Katabolisme Karbohidrat
Resume katabolisme ini akan menjelaskan mengenai tahapan secara umum
dengan menggunakan gambar alur untuk mempermudah pemahaman anda. Gambar
alur menjelaskan jumlah energi ATP yang dihasilkan oleh semua proses
reaksi.Selama proses respirasi, alur utama untuk menghasilkan energi yakni glukosa ➡ NADH/FADH2 ➡ transpor elektron ➡ ATP. Dalam respirasi aerob ATP dihasilkan pada proses transpor elektron. Selama proses transpor elektron, 1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP sedangkan 1 molekul FADH2 menghasilkan 2 ATP. Gambar alur di bawah menggambarkan rincian perhitungan per molekul glukosa saat proses katabolisme. Hasil netto yakni 36 hingga 38 ATP. Angka 38 adalah hasil maksimum, sedangkan hasil 36 ATP dikarenakan 2 NADH hasil dari glikolisis di sitoplasma ketika masuk ke mitokondria dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor. Ketika 2 molekul NADH dari sitoplasma tidak menuju ke mitokondria, maka tidak dihitung menjadi ATP.
Sumber : Generasi Biologi
Singkatan:
ATP = Adenosin Triphosphat
NADH = Nicotinamide Adenin Dinucleotide
FADH2 = Flavin Adenin Dinucleotide H2
Referensi:
Referensi:
- Campbell et al. 2017. Biology 11th edition.
- J. Djoko Budiono. 2007. Biologi Sel.
- Yoni Suryani. 2004. Biologi Sel dan Molekuler.
Komentar
Posting Komentar