++Makalah Biologi-Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

BAB II

PEMBAHASAN

KATABOLISME DAN ANABOLISME KARBOHIDRAT

2.1. Pengertian

A. Katabolisme

Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraian tersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimia yang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakan oleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat (ATP) yang mengandung energy tinggi. Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraian energi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi.

B. Anabolisme

Anabolisme merupakan reaksi proses penyusunan (sintesis) senyawa kompleks dari senyawa sederhana yang berlangsung di dalam sel. Dalam proses penyusunan senyawa kimia tersebut diperlukan energi. Jika energy berasal dari sinar matahari akan digunakan untuk proses fotosintesis adapun jika energi berasal dari energi kimia digunakan untuk proses kemosintesis.

2.1.1. Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme disebut juga dissimilasi, karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan. Proses katabolisme yang akan dibahas adalah katabolisme karbohidrat di dalam sel hidup, yaitu respirasi sel. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber.

Tahapan Respirasi Sel

Di dalam proses respirasi sel, yang menjadi bahan bakar adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 6 CO₂ + 6 H₂O + 675 kkal

Pengubahan glukosa menjadi CO₂dan H₂O dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif/ oksidasi piruvat), siklus Krebs, dan transpor elektron.

A. Glikolisis

Glikolisis yaitu proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekulpiruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatisyang menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH.

Sifat-sifat glikolisis ialah:

1.Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob

2.Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis, ATP (Adenosin Trifosfat), dan ADP (Adenosin Difosfat)

3. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul yang lain.

Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagimenjadi 2 Fase, yaitu:

 5 langkah pertama yang disebut fase preparatory.

 5 langkah terakhir yang disebut fase payoff.

Fase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasil 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Prosesnya adalah seperti berikut ini.

1) Molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinasemerupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg²⁺sebagai kofaktor.

2) Reaksi berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg²⁺.

3) Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinasedibantu oleh ion Mg²⁺sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pda posisi 1.

4-5) Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosadifosfatatau enzim aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

6) Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD⁺, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat.

7) Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg²⁺sebagai kofaktor.

8) Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg²⁺sebagai kofaktor.

9) Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.

10) Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat.

B. Reaksi Antara (Dekarboksilasi Oksidatif/ Oksidasi Piruvat)

Glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat ini akan dioksidasi dan menghilangkan 1 dari 3 karbon pada asam piruvat (karbon hilang dalam bentuk CO₂). Reaksi ini menghasilkan fragmen berkarbon 2 yang disebut kelompok asetil dan mengubah NAD⁺ menjadi NADH. Reaksinya kompleks, melibatka 3 tahap reaksi antara. Diakhir reaksi, kelompok asetil (fragmen berkarbon 2) bergabung dengan kofaktor koenzim A (KoA) sehingga membentuk senyawa asetil KoA.

C. Siklus Krebs

Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler.Siklus Krebs berlangsung di matriks mitokondria.Siklus Krebsadalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentukasam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karenamenggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-Adengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.

Siklus Krebs terdiri dari 9 rangkaian reaksi sebagai berikut:

Reaksi 1 : Kondensasi

Asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentukasam sitrat.

Reaksi 2 dan 3 : Isomerasi

Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, Ko-A memisahkan diridari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan danpenambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat.

Reaksi 4 : Oksidasi pertama

Lalu, asam isositratmengalami oksidasi dengan melepas ion H⁺, yang kemudian mereduksi NAD⁺ menjadiNADH, dan melepaskan satu molekul (CO₂) dan membentuk asam a-ketoglutarat(baca: asam alpha ketoglutarat).

Reaksi 5 : Oksidasi kedua

Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskansatu molekul (CO₂), dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H⁺ yang kembalimereduksi NAD⁺ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkantambahan satu Ko-A dan membentuk suksinil Ko-A.

Reaksi 6 : Fosforilasi

Setelah terbentuk suksinil Ko-Adan molekul Ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat.Pelepasan Ko-A dan perubahan suksinil Ko-A menjadi asam suksinat menghasilkancukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganikmenjadi satu molekulATP.

Reaksi 7 : Oksidasi ketiga

Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi danmelepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH₂,dan terbentuklah asam fumarat.

Reaksi 8 dan 9 : Pembentukan kembali oksaloasetat

Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asamfumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat,karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malatmengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H⁺, yang kemudian diterima olehNAD⁺dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asamoksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil Ko-A dan kembali menjalanisiklus Krebs.

Produk siklus krebs

Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP,6 NADH, 2 FADH₂, dan 4 CO₂. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH₂ yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.

Gambar-gambar siklus krebs.

Keterangan gambar:

1) Asam piruvat hasil glikolisis memasuki mitokondria

2) Asam piruvat melepaskan gugus karboksil dalam bentuk CO₂.r Asam piruvat juga memberikan hidrogen dan elektron kepada NAD⁺ membentuk NADH. Selanjutnya koenzim bergabung dengan sisa 2 atom karbon dari asam piruvat membentuk asetil-koA.

3) Asetil KoA mentranfer 2 atom karbonnya ke oksaloasetat membentuk sitrat. Koenzim A dilepaskan dri asetil KoA. Penambahan dan pelepasan H₂O mengubah sitrat menjadi asam isositrat.

4) Asam isositrat melepas gugus karboksil dalam bentuk CO₂ dan terbentuk asam α-ketoglutarat. Hidrogen dan elektron ditransfer kepada NAD, membentuk NADH.

5) Asam α-ketoglutarat melepas gugus karboksil dalam bentuk CO₂, dan NADH terbentuk. Asam α-ketoglutarat berikatan dengan molekul koenzim A, membentuk suksinil-KoA.

6) Koenzim A dilepaskan dan digantikan oleh fosfat (berasal dari GTP). Fosfat terikat pada ADP membentuk ATP. Suksinil- KoA berubah menjadi asam suksinat.

7) Elektron dan hidrogen dari asam suksinat ditransfer ke FAD membentuk FADH₂. Asam suksinat berubah menjadi asam fumarat.

8) Asam fumarat menggunakan H₂O membentuk asam malat. Asam malat mentransfer hidrogen dari dan elektron ke NAD⁺ membentuk NADH. Asam malat berubah menjadi asam oksaloasetat yang akan digunakan dalam siklus krebs selanjutnya.

Lebih detailnya seperti berikut :

1) Asam oksaloasetat + Asetil KoA —> Asam Sitrat + KoA

2) Asam sitrat + NAD —> Asam ketoglutarat + NADH2 + CO2

3) Asam ketoglutarat + NAD + H2O —> Asam suksinat + NADH2 + CO2

4) Asam suksinat + FAD + H2O —> Fumarat + FADH2

5) Fumarat + H2O —> Malat

6) Malat + NAD —> Asam oksaloasetat +NADH2

Asam oksaloasetat = senyawa siklus (senyawa yg mengawali reaksi dan terbentuk kembali di akhir reaksi).

D. Transpor Elektron

Pada dasarnya, transpor elektron merupakan peristiwa pemindahan elektron dan ion hidrogen (H⁺). Elektron tersebut dibawa oleh NADH dan FADH dari satu substrat ke substrat lain secara berantai disertai dengan [pembentukan ATP melalui proses fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif merupakan proses penambahan gugus fosfat anorganik ke molekul ADP. Pada proses transpor elektron, oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir yang berasal dari 2 ion hidrogen (H⁺) sehingga membentuk molekul air (H₂O). Air merupakan salah satu produk akhir dari respirasi selular.

NADH dan FADH juga berfungsi sebagai senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen.Setiap molekul NADH yang memasuki rantai transpor elektron akan menghasilkan 3 molekul ATP dan setiap molekul FADH₂akan menghasilkan 2 molekul ATP.

2.1.2. Anabolisme Karbohidrat

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

A. Fotosintesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.

Daun tempat berlangsungnya fotosintesis. Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

Jan Ingenhousz (8 Desember 1730 – 7 September 1799) adalah ilmuwan Britania Raya kelahiran Belanda yang membuktikan bahwa intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Dari percobaan-percobaan yang telah dilakukannya, diketahui bahwa tumbuhan menyerap karbon dioksida hanya jika ada cahaya. Temuan ini menunjukkan bahwa cahaya mempunyai peran kunci dalam fotosintesis. Dalam kegelapan, tumbuhan mengeluarkan karbon dioksida dan mengambil oksigen ketika bernapas untuk memperoleh energi.

Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari. Kloroplas terdapat pada semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli.

Strukrture kloroplas =

1. membran luar

2. ruang antar membrane

3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)

4. Stroma

5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)

6. membran tilakoid

7. granum (kumpulan tilakoid)

8. tilakoid (lamella)

9. Pati 10. Ribosom 11. DNA plastid 12. Plastoglobula

Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.

B. Pigmen Fotosintesis

Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentuk apa yang disebut grana. Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen: bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.

2. Cahaya: beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

3. Unsur N, Mg dan Fe: merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.

4. Air: bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

C. Proses Fotosintesis

Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan, organ utama tempa berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

a). Reaksi Terang

Tahap awal foto sintesis adalah reaksi terang atau reaksi yang bergantung pada cahaya. Dalam reaksi terang terjadi tiga proses yang berlangsung di dalam kloroplas, khususnya di membran tilakoid.

1. Pigmen fotosintesis menyerap energi cahaya dan melepaskan elektron yang akan masuk ke sistem transpor elektron.

2. Molekul air pecah, ATP dan NADPH (Nicotinamide Adenin Dinucleotide Phospate H) terbentuk dan oksigen dilepaskan.

3. Pigmen fotosintesis yang melepas elektron menerima kembali elektron sebagai gantinya.

Reaksi terang terjadi jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari.Selama tahap ini, klorofil di dalam membran granum menyerap cahaya merah dan nila yang memiliki gelombang panjang.Energi ditangkap oleh klorofil dan digunakan untuk memecah molekul air.Pemecahan ini disebut fotolisis.Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hidrogen dan oksigen.

Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut:

2H₂O → 2H₂+ O₂

Bahwa O₂hasil fotosintesis ini berasal dari peristiwa fotolisis, telah dibuktikan dengan isotop ¹⁸O oleh S. Ruben dan M.D. Kamen serta Robert Hill (ahli kimia Inggris).Reaksi terang disebut juga reaksi Hill.

Selama reaksi terang fotosintesis, terdapat dua kemungkinan rute untuk aliran elektron, yaitu non siklik dan siklik.

 Aliran elektron non siklik

Melibatkan 2 fotosistem, yaitu Fotosistem I dan II

1. Fotosistem I (P700) fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm

2. Fotosistem II (P680) fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 n

 Aliran elektron siklik

Pada kondisi tertentu, elektron terfotoeksitasi mengambil jalur aliran elektron siklik.Aliran elektron siklik merupakan hubungan yang singkat.Aliran elektron siklik menggunakan fotosistem I, tetapi tidak menggunakan fotosistem II.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut

Fotofosforilasi Siklik	Fotofosforilasi Nonsiklik
Hanya melibatkan fotosistem I	Melibatkan fotosistem I dan II
Menghasilkan ATP	Menghasilkan ATP dan NADPH
Tidak terjadi fotolisis air	Terjadi fotolisis air untuk menutupikekurangan elektron pada fotosistem II

b) Reaksi Gelap

Reaksi gelap berlangsung di stroma tanpa bantuan energi cahaya. Reaksi ini menurunkan energi berupa ATP dan NADPH yang berasal dari reaksi terang untuk fiksasi CO₂. Pada saat ini terjadi pengikatan CO₂ di udara oleh RuBP (ribulosa biphosphat) menjadi PGA (asam 3-fosfogliserat) yang akan berikatan dengan ion H⁺ (dari reaksi terang) menjadi PGAL (phosphor gliseral dehide). Melalui reaksi yang diselenggarakan oleh enzim, PGAL dibentuk menjadi glukosa atau amilum.Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO₂dalam reaksi gelap. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

a) Fiksasi karbon. Molekul CO₂ diikat pada ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan RuBP karboksilase atau Rubisco. Reaksi ini menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat.

b) Reduksi. Tiap molekul 3-fosfogliserat menerima gugus fosfat baru dari ATP menghasilkan 1,3-difosfogliserat. Selanjutnya 1,3 difosfogliserat direduksi oleh sepasang electron dari NADPH menjadi gliseraldehid 3-fosfat (G3P). G3P merupakan gula. Setiap 3 molekul CO₂ terdapat 6 molekul G3P, tetapi hanya 1 molekul G3P yang dihitung sebagai selisih perolehan karbohidrat. Satu molekul keluar siklus dan digunakan oleh tumbuhan, sedangkan 5 molekul didaur ulang untuk menghasilkan 3 molekul RuBP.

c) Regenerasi akseptor CO₂. Lima molekul G3P disusun ulang dalam langkah terakhir siklus Calvin menjadi 3 molekul RuBP yang siap menerima CO₂ kembali.

B. Kemosintesis

Kemosintesis adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

contoh, bakteri nitrit : Nitrosomonas, Nitrosococcus

2NH₃ + 3O₂ 2 HNO₂ + 2H₂ O +Energi

contoh, Bakteri nitrat : Nitrobacter

2 HNO₂+ O₂ 2HNO₃ + Energi

contoh, Bakteri belerang : Thiobacillus, Bagiatoa

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

a. Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe²⁺ (ferro) menjadi Fe³⁺ (ferri), misalnya ferrobacillus.

b. Bakteri nitrifikasimelakukan oksidasi NH₃ yang dihasilkan dari protein oleh bakteri heterotrof dari hasil perombakan menjadi nitrat. Nitrat yang dihasilkan menyediakan keperluan nitrogen bagi tumbuhan, misalnya Nitrosomonas, Nitrosococcus , Nitrobacter.

c. Bakteri belerangyang kemoautotrop mengoksidasi H₂S di tempat tinggalnya (mata air belerang) sehingga menghasilkan energi, misalnya Thiobacillus, Beggiatoa.

Tabel 1.2 Perbandingan Fotosintesis dan Kemosintesis

Faktor pembanding	Fotosintesis	Kemosintesis
Bahan dasar	CO₂ dan H₂O	CO₂ dan H₂O
Sumber energy	Sinar matahari	Zat-zat kimia
Pelaku	Tumbuhan berklorofil	Tumbuhan tak berklorofil, misalnya bakteri
Hasil	Karbohidrat/ glukosa	Glukosa

Tanaman C3,C4, dan CAM

Tumbuhan dikelompokan berdasarkan tipe fotosintesisnya, yaitu tumbuhan C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism).Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3.Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi.Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3.

a. Tanaman C3

Dalam fotosintesis C3 berbeda dengan C4, pada C3 karbon dioksida masuk ke siklus
calvin secara langsung. Struktur kloroplas pada tanaman C3 homogen.Tanaman C3 mempunyai suatu peran penting dalam metabolisme, Tanaman C3 mempunyai
kemampuan fotorespirasi yang rendah karena mereka tidak memerlukan energi untuk fiksasi sebelumnya. Tanaman C3 dapat kehilangan 20 % karbon dalam siklus calvin karena radiasi, tanaman ini termasuk salah satu group phylogenik. Konsep dasar reaksi gelap fotosintesis siklus Calvin (C3) adalah sebagai berikut:

CO₂ diikat oleh RUDP untuk selanjutnya dirubah menjadi senyawa organik C6 yang tidak stabil yang pada akhirnya dirubah menjadi glukosa dengan menggunakan 18 ATP dan 12 NADPH.Siklus ini terjadi dalam kloroplas pada bagian stroma.Untuk menghasilkan satu molekul glukosa diperlukan 6 siklus C3.

b. Tanaman C4

Tebu (Saccharum officinarum), jagung (Zea mays), dan tumbuhan tertentu lain
tidak mengikat karbon dioksida secara langsung. Pada tumbuhan ini senyawa pertama yang terbentuk setelah jangka waktu pelaksanaan fotosintesis yang sangat pendek, bukanlah senyawa 3-C asam fosfogliserat (PGA), melainkan senyawa 4-C asam oksaloasetat (OAA).Metode alternatif fiksasi karbon dioksida untuk fotosintesis ini disebut jalur Hatch-Slack. Tumbuhan yang menggunakan jalur ini disebut tumbuhan C4 atau tumbuhan 4 karbon.

c. Tanaman CAM

Berbeda dengan gerakan stomata yang lazim, stomata tumbuhan CAM membuka pada malam hari, tetapi menutup pada siang hari.Pada malam hari jika kondisi udara kurang menguntungkan untuk transpirasi, stomata tumbuhan CAM membuka, Karbon dioksida berdifusi ke dalam daun dan diikat oleh sistem PEP karboksilase untuk membentuk OAA dan malat. Malat lalu dipindahkan dari sitoplasma ke vakuola tengah sel-sel mesofil dan di sana asam ini terkumpul dalam jumlah besar. Sepanjang siang hari stomata menutup, karena itu berkuranglah kehilangan airnya, dan malat serta asam organik lain yang terkumpul didekarboksilasi agar ada persediaan karon dioksida yang langsung akan diikat oleh sel melalui daur Calvin.

Jalur C2 (Jalur Glikolat)

Jalur C2 adalah peristiwa pembebasan CO₂ pada tumbuhan hijau yang terjadi di saat intensitas cahaya matahari relatif tinggi.Jadi, jalur C2 bukan pengikatan CO₂seperti pada jalur C3, C4, dan jalur CAM.Jalur C2 yang disebut fotorespirasi ditemukan oleh J.P Decker, pakar fisiologi tumbuhan dari Amerika Serikat. Oleh Tolbert dari michigan state university, jalur C2 (fotorespirasi) dinamakan jalur glikolat.

C. Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

Reaksi pada katabolisme adalah reaksi penguraian yang memecah molekul dan cenderung melepaskan energi. Reaksi pada anabolisme cenderung memerlukan energi. Bisa dikatakan bahwa katabolisme memicu anabolisme karena katabolisme menyebabkan sintesis ATP yang digunakan untuk anabolisme.

Tabel 1.3Faktor –faktor yang mempengaruhi katabolisme dan anabolisme

Faktor	Pengaruh pada laju
Faktor	Katabolisme	Anabolisme
a. a. Luar 1. 1. Cahaya	Mempercepat (pada batas optimal).	Mempercepat (pada batas optimal).
2. 2. Suhu	Mempercepat (pada rentang 0^o C – 45^o C).	Di atas suhu optimum menurunkan, karena merusak enzim.
3. 3. CO₂	Menurunkan laju respirasi.	Meningkatkan, pada kadar optimum.
4. 4. O₂	Mempercepat.	Menghambat
5. 5. H₂O	Menurunkan.	Berpengaruh tidak langsung, contoh: membuka dan menutupnya stomata.
6. 6. Unsur/ 7. senyawa kimia	Dalam jumlah sedikit meningkatkan dan dalam jumlah yang banyak menurunkan, karena menghambat reaksi enzim. Contoh: aseton, eter, sianida, dsb.	Kekurangan unsur N menghambat sintesis klorofil, sehingga menurunkan laju anabolisme.
8. 7. Luka	Meningkatkan, hingga terjadinya kalus dibagian luka.
9. 8. Mekanis	Rangsangan mekanis meningkatkan laju katabolisme, asal tidak berulang-ulang.
b. b. Dalam	1. Substrat respirasi mempercepat laju katabolisme. 1. 2. Laju katabolisme dipengaruhi juga oleh kuantitas dan kualitas protoplasma.	Laju anabolisme dipengaruhi oleh: 1. 1. Klorofil 2. Membukamenutupnya stomata. 3. Anatomi daun 4. Morfologi daun (kasar halusnya, tebal tipisnya). 5. Hambatan pada transportasi hasil fotosintesis, menghambat laju anabolisme

Metabolisme dalam tubuh memerlukan makanan sebagai sumber energi dan materi. Perkembangan teknologi telah mempengaruhi proses pengolahan makanan.

Teknologi Makanan Berkadar Gula Rendah

Makanan berisi materi dan energi yang dibutuhkan oleh tubuh. Orang yang kelebihan makanan tetapi tidak diimbangi dengan gerak dan olahraga yang cukup seringkali menunjukkan gejala kelebihan berat badan. akanKelebihan energi dan materi akan tersimpan dalam jaringan lemak pada lapisan di bawah kulit, jaringan penghubung di antara alat pencernaan, jantung dan paru-paru.

Di negara maju, kemakmuran menyebabkan meningkatnya orang yang memiliki obesitas dan penyakit kelebihan gizi berupa penyakit jantung, tekanan darah tinggi dan stroke. Penyakit-penyakit tersebut ditimbulkan oleh meningkatnya konsumsi makanan berenergi tinggi. Oleh karena itu, cara efektif menjaga kesehatan adalah mengatur menu makanan yang sesuai dengan kebutuhan. Makanan yang mengandung energi rendah dicari orang-orang gemuk atau orang yang tidak ingin gemuk. Dengan demikian dapat dipahami bila dalam kegiatan ekonomi orang mencari produk teknologi makanan berkadar gula rendah.

BAB III

PEMBAHASAN RESPIRASI

3.1. Pengertian

Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan dalam menjalankan fungsi hidup. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan. Namun demikian, istilah respirasi mencakup proses-proses yang juga tidak tercakup pada istilah pernapasan. Respirasi terjadi pada semua tingkatan organisme hidup, mulai dari individu hingga satuan terkecil, sel. Apabila pernapasan biasanya diasosiasikan dengan penggunaan oksigen sebagai senyawa pemecah, respirasi tidak melulu melibatkan oksigen.

Pada dasarnya, respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai unit penyimpan energi kimia pada organisme hidup. SET, seperti molekul gula atau asam-asam lemak, dapat dipecah dengan bantuan enzim dan beberapa molekul sederhana. Karena proses ini adalah reaksi eksoterm (melepaskan energi), energi yang dilepas ditangkap oleh ADP atau NADP membentuk ATP atau NADPH. Pada gilirannya, berbagai reaksi biokimia endotermik (memerlukan energi) dipasok kebutuhan energinya dari kedua kelompok senyawa terakhir ini.

Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan manusia memerlukan oksigen sebagai oksidatornya. Reaksi yang demikian ini disebut sebagai respirasi aerob. Namun demikian, banyak proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang disebut respirasi anaerob. Yang paling biasa dikenal orang adalah dalam proses pembuatan alkohol oleh khamir Saccharomyces cerevisiae. Berbagai bakteri anaerob menggunakan belerang (atau senyawanya) atau beberapa logam sebagai oksidator.

Respirasi dilakukan pada satuan sel. Proses respirasi pada organisme eukariotik terjadi di dalam mitokondria.

3.1.1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara sederhana adalah :

C₆H₁₂O₆ + 6O_{2 →} 6CO₂ + 6H₂O

Respirasi bertujuan menghasilkan energi dari sumber nutrisi yang dimiliki. Semua makhluk hidup melakukan respirasi dan tidak hanya berupa pengambilan udara secara langsung. Respirasi dalam kaitannya dengan pembentukan energi dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnya dinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugas pembentukan energi ini adalah mitokondria. Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena di dalamnya terjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, diikuti dengan pelepasan energi. Energi yang kita gunakan dapat berasal dari hasil metabolisme tumbuhan. Oleh karena itu, tumbuhan merupakan organisme autotrof, yang berarti dapat memproduksi makanan sendiri. Adapun konsumen, seperti hewan dan manusia, yang tidak dapat menyediakan makanan sendiri disebut organisme heterotrof. Proses respirasi erat kaitannya dengan pembakaran bahan bakar berupa makanan menjadi energi. Kondisi optimal akan tercapai dalam kondisi aerob (ada oksigen). Secara singkat, proses yang terjadi sebagai berikut.

Pembentukan energi siap pakai akan melalui beberapa tahap reaksi dalam sistem respirasi sel pada mitokondria. Menurut Campbell, et al, (2006: 93) reaksi-reaksi tersebut, yaitu:

1. Glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat;

2. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yakni perombakan asam piruvat menjadi asetil Co-A;

3. Daur asam sitrat, yakni siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor elektron dan terjadi pelepasan sumber energi;

4. Transfer elektron, yakni mekanisme pembentukan energi terbesar dalam proses respirasi sel yang menghasilkan produk sampingan berupa air.

3.1.1.1. Glikolisis

Tahap ini merupakan awal terjadinya respirasi sel. Molekul glukosa akan masuk ke dalam sel melalui proses difusi. Agar dapat bereaksi, glukosa diberi energi aktivasi berupa satu ATP. Hal ini mengakibatkan glukosa dalam keadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat yang dibantu oleh enzim heksokinase. Secara singkat, glukosa-6-fosfat dipecah menjadi 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dengan bantuan satu ATP dan enzim fosfoheksokinase. Proses selanjutnya merupakan proses eksergonik. Hasilnya adalah 4 molekul ATP dan hasil akhir berupa 2 molekul asam piruvat (C3). Secara lengkap, proses glikolisis yang terjadi sebagai berikut (Gambar 1).

Walaupun empat molekul ATP dibentuk pada tahap glikolisis, namun hasil reaksi keseluruhan adalah dua molekul ATP. Ada dua molekul ATP yang harus diberikan pada fase awal glikolisis. Tahap glikolisis tidak memerlukan oksigen.

3.1.1.2. Dekarboksilasi Oksidatif

Setiap asam piruvat yang dihasilkan kemudian akan diubah menjadi Asetil-KoA (koenzim-A). Asam piruvat ini akan mengalami dekarboksilasi sehingga gugus karboksil akan hilang sebagai CO₂ dan akan berdifusi keluar sel. Dua gugus karbon yang tersisa kemudian akan mengalami oksidasi sehingga gugus hidrogen dikeluarkan dan ditangkap oleh akseptor elektron NAD⁺. Perhatikan Gambar 2.

Gugus yang terbentuk, kemudian ditambahkan koenzim-A sehingga menjadi asetil-KoA. Hasil akhir dari proses dekarboksilasi oksidatif ini akan menghasilkan 2 asetil-KoA dan 2 molekul NADH. Pembentukan asetil-KoA memerlukan kehadiran vitamin B1. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui betapa pentingnya vitamin B dalam tubuh hewan maupun tumbuhan.

3.1.1.3. Siklus Krebs / Asam Sitrat

Proses selanjutnya adalah daur asetil-KoA menjadi beberapa bentuk sehingga dihasilkan banyak akseptor elektron. Selain disebut sebagai daur asam sitrat, proses ini disebut juga daur Krebs. Hans A. Krebs adalah orang yang pertama kali mengamati dan menjelaskan fenomena ini pada tahun 1930. Setiap tahapan dalam daur asam sitrat dikatalis oleh enzim yang khusus.

Berikut adalah beberapa tahapan yang terjadi dalam daur asam sitrat.

Sekali lagi dalam siklus krebs kita bisa ketahui jalur-jalur metabolisme daur asam trikarboksilat(asam sitrat) pertama diketemukan oleh Krebs (1937)

Asetil-KoA akan menyumbangkan gugus asetil pada oksaloasetat sehingga terbentuk asam sitrat. Koenzim A akan dikeluarkan dan digantikan dengan penambahan molekul air.

1. Perubahan formasi asam sitrat menjadi asam isositrat akan disertai pelepasan air.

2. Asam isositrat akan melepaskan satu gugus atom C dengan bantuan enzim asam isositrat dehidrogenase, membentuk asam α-ketoglutarat. NAD⁺ akan mendapatkan donor elektron dari hidrogen untuk membentuk NADH. Asam α-ketoglutarat selanjutnya diubah menjadi suksinil KoA.

3. Asam suksinat tiokinase membantu pelepasan gugus KoA dan ADP mendapatkan donor fosfat menjadi ATP. Akhirnya, suksinil-KoA berubah menjadi asam suksinat.

4. Asam suksinat dengan bantuan suksinat dehidrogenase akan berubah menjadi asam fumarat disertai pelepasan satu gugus elektron. Pada tahap ini, elektron akan ditangkap oleh akseptor FAD menjadi FADH2.

5. Asam Fumarat akan diubah menjadi asam malat dengan bantuan enzim fumarase.

6. Asam malat akan membentuk asam oksaloasetat dengan bantuan enzim asam malat dehidrogenase. NAD⁺ akan menerima sumbangan elektron dari tahap ini dan membentuk NADH.

7. Dengan terbentuknya asam oksaloasetat, siklus akan dapat dimulai lagi dengan sumbangan dua gugus karbon dari asetil KoA.

3.1.1.4. Transfer Elektron

Selama tiga proses sebelumnya, dihasilkan beberapa reseptor elektron yang bermuatan akibat penambahan ion hidrogen. Reseptor-reseptor ini kemudian akan masuk ke transfer elektron untuk membentuk suatu molekul berenergi tinggi, yakni ATP. Reaksi ini berlangsung di dalam membran mitokondria. Reaksi ini berfungsi membentuk energi selama oksidasi yang dibantu oleh enzim pereduksi. Transfer elektron merupakan proses kompleks yang melibatkan NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), dan molekul-molekul lainnya. Dalam pembentukan ATP ini, ada akseptor elektron yang akan memfasilitasi pertukaran elektron dari satu sistem ke sistem lainnya.

1. Enzim dehidrogenase mengambil hidrogen dari zat yang akan diubah oleh enzim (substrat). Hidrogen mengalami ionisasi sebagai berikut : 2H → 2H⁺ + 2e (Elektron).

2. NADH dioksidasi menjadi NAD+ dengan memindahkan ion hidrogen kepada flavoprotein (FP), flavin mononukleotida (FMN), atau FAD yang bertindak sebagai

3. pembawa ion hidrogen. Dari flavoprotein atau FAD, setiap proton atau hidrogen dikeluarkan ke matriks sitoplasma untuk membentuk molekul H₂O.

4. Elektron akan berpindah dari ubiquinon ke protein yang mengandung besi dan sulfur (FeSa dan FeSb) → sitokrom b → koenzim quinon → sitokrom b2 sitokrom o → sitokrom c → sitokrom a → sitokrom a3, dan terakhir diterima oleh molekul oksigen sehingga terbentuk H2O perhatikan Gambar 5.

Di dalam rantai pernapasan, 3 molekul air (H₂O) dihasilkan melalui NADH dan 1 molekul H₂O dihasilkan melalui FAD. Satu mol H₂O yang melalui NADH setara dengan 3 ATP dan 1 molekul air yang melalui FAD

setara dengan 2 ATP.

Tabel 1 Tahap Reaksi pada Respirasi

Walaupun ATP total yang tertera pada Tabel 1 adalah 38 ATP, jumlah total yang dihasilkan pada proses respirasi adalah 36 ATP. Hal tersebut disebabkan 2 ATP digunakan oleh elektron untuk masuk ke mitokondria.

No	Proses	Akseptor	ATP
1.	Glikolisis → 2 asam piruvat	2 NADH	2 ATP
2.	Siklus Krebs
	2 asam piruvat → 2 asetil KoA + 2CO₂	2 NADH	2ATP
	2 asetil KoA → 4CO₂	6 NADH
3.	Rantai transfer elektron 10NADH + 50₂ → 10NAD⁺ + 10H₂O 2 FADH₂ + O₂ → 2 FAD + 2H₂O		30 ATP 4 ATP	34 ATP

3.2. Repirasi Anaerob

Pada kebanyakan tumbuhan dan hewan, respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat karena sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, yang disebut respirasi anaerob.

Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Perlu Anda ketahui sel jamur dan bakteri dapat melakukan respirasi anorganik. Demikian juga apabila kita melakukan konstraksi otot terlalu kuat misalnya berlari-lari, maka sel-sel

jaringan otot kita juga melakukan respirasi anaerob. Pada keadaan oksigen yang tidak mencukupi untuk respirasi maka terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Proses penguraian pada respirasi anaerob disebut fermentasi.

Dari hasil akhir fermentasi, jenis fermentasi dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu, fermentasi alkohol dan fermentasi asam cuka.

3.2.1. Fermentasi Asam Laktat

Jika dilihat dari namanya maka hasil akhir dari fermentasi adalah asam laktat atau asam susu. Kelelahan yang terjadi pada manusia karena bergerak melebihi kemampuan, sehingga terbentuk asam laktat sebagai akhir dari fermentasi pada tubuh.

Reaksinya : C6H12O6 → 2 C2H5OCOOH + Energi

(enzim)

Prosesnya :

a) Glukosa →asam piruvat (proses glikolisis).

(enzim)

C6H12O6 → 2 C2H3OCOOH + Energi

b) Dehidrogenasi asam piruvat akan terbentuk asam laktat.

2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 → 2 C2H5OCOOH + 2 NAD

(piruvat dehidrogenasi)

Energi yang terbentuk dari glikolisis akan menghasilkan asam piruvat, selanjutnya asam piruvat menjadi asam laktat:

8ATP - 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

3.2.2. Fermentasi Alkohol

Pernahkah Anda makan “peuyem”? Peuyem adalah makanan khas dari daerah Jawa Barat. Makanan ini merupakan hasil fermentasi yaitu makanan dari singkong yang diberi ragi, melalui fermentasi alkohol. Proses fermentasi ini dimulai dengan glikosis yang menghasilkan asam piruvat. Reaksi ini tidak ada oksigen, sehingga asam piruvat diubah menjadi asam laktat, yang mengakibatkan elektron tidak meneruskan perjalanannya sehingga tidak lagi menerima eletron dari NADH dan FAD. Berarti NADH yang diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk, akibatnya siklus krebs terhenti. Tetapi NADH di luar mitokondria dapat dibentuk dari NADH melalui proses pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Perlu Anda ketahui asam laktat adalah zat kimia yang merugian karena bersifat racun.

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 , selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol.

Pada fermentasi alkohol, 1 molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Pada peristiwa ini terjadi pengubahan NADH menjadi NAD + sehingga proses glikolisis dapat terjadi, dengan demikian asam piruvat yang tersedia untuk diubah menjadi energi.

Reaksinya :

a) Gula (C6H12O6) →asam piruvat (glikolisis)

b) Dekarboksilasi asam piruvat.

Asam piruvat →asetaldehid + CO2.

(piruvat dekarboksilase (CH3CHO))

c) Asetaldehid oleh alkohol dehidrogenase diubah menjadi alkohol

(etanol) dengan alkohol dehidrogenase dan enzim.

2 CH3CHO + 2 NADH2 →2 C2H5OH + 2 NAD.

Ringkasan reaksi :

C6H12O6 →2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

3.2.3. Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacteraceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi:

(aerob)

C6H12O6 → 2 C2H5OH → 2 CH3COOH + H2O + 116 kal

(glukosa) (asam cuka)

BAB IV

PEMBAHASAN

HUBUNGAN ANTARA METABOLISME KARBOHIDRAT, LEMAK, DAN PROTEIN

Anda sudah mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan.

Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak.

Bagaimana keterkaitan ketiganya?

Perhatikan Gambar di samping Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus

Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus

Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa- senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan. Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama engan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Search This Blog

Pusaka Ilmu

++Makalah Biologi-Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

Comments

Post a Comment