Katabolisme Dari Karbohidrat
Katabolisme merupakan salah satu proses yang terjadi dalam
sel hidup. Salah satu contoh katabolisme adalah proses pernapasan sel atau
respirasi sel. Respirasi sel merupakan cara sel untuk mendapatkan energi dalam
bentuk ATP dan energi elektron tertinggi(NADH2 dan FADH2).
Ada dua macam respirasi karbohidrat, yaitu respirasi aerob
dan respirasi anaerob.
1. Respirasi Aerob
Merupakan respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk
mendapatkan energi.
2. Respirasi Anaerob
Merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan
energi tanpa menggunakan oksigen sebagai penerima elektron akhir pada saat
pembentukan ATP.
A. Glikolisis
Glikolisis berasal dari kata Yunani yang berarti “gula” dan
“pelarutan”. Glikolisis merupakan tahapan pertama baik di dalam respirasi aerob
maupun respirasi anaerob. Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel. Pada
tahap glikolisis, terjadi dua langkah reaksi, yaitu reaksi yang memerlukan
energi dan reaksi yang melepaskan energi. Saat reaksi yang memerlukan energy, 2
molekul ATP diperlukan untuk mentransfer gugus fosfat ke glukosa sehingga
glukosa memiliki simpanan energi yang lebih tinggi. Energi ini di perlukan
untuk reaksi selanjutnya, yaitu reaksi pelepasan energi. Jadi, dapat
disimpulkan bahwa glikolisis adalah reaksi pelepasan energi yang memecah satu
molekul glukosa (terdiri dari 6 atom karbon) atau monosakarida yang lain
menjadi 2 molekul asam piruvat (terdiri dari 3 atom karbon),2 NADH dan 2 ATP.
B. Dekarboksilasi Oksidatif
Asam Piruvat
Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat berlangsung pada
matriks mitokondria.
C. Siklus Krebs
Sikulus kreb adalah tahapan kedua reaksi di dalam respirasi
setelah tahapan glikolisis terlalui. Siklus krebs terjadi di dalam mitokondria.
Siklus krebs berfungsi menghasilkan energi dan berbagai senyawa untuk sintesis
senyawa lain. Tahapan awal siklus kreb adalah 2 molekul asam piruvat yang
dibentuk pada glikolisis meninggalkan sitoplasma dan memasuki mitokondria.
Selama reaksi tersebut dilepaskan 3 molekul karbon dioksida, 4 NADH, 1FADH2
(Flavin Adenine Dinucleotide H2) dan 1 ATP. Reaksi ini terjadi dua kali karena
pada glikolisis, glukosa dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat. Jadi siklus
kreb menghasilkan 8NADH, 2FADH2, dan 2ATP. Seluruh reaksi dalam siklus krebs
berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerob).
D. Transpor Elektron
Transpor elektron
terjadi di membran dalam mitokondria. NADH dan FADH2 yang dihasilkan oleh
siklus krebs dan glikolisis memberiakn alektron dan H+ ke sistem transfer
electron. Oleh karena itu electron bergerak melalui sistem transfor,H+ dipompa keluar dari membran dalam
mitokondria. Kosentrasi H+ di luar
membrane dalam mitokondria menimbulkan gradient electron antara bagian luar dan
bagian dalam membran dalam mitokondria. Akibatnya ion H+ kembali menuju bagian
dalam membrane dalam mitokondria melalui ATP sintase.
ATP sintase merupakan protein yang menempel di membran dalam
mitokondria. Aliran H+ melalui protein transpor ini memacu pembentukan ATP dari
ADP dan fosfat (Pi). Oksigen bebas menjaga pembentukan ATP terus berjalan,
yaitu dengan mener ima elektron yang dilepaskan pada akhir sistem transpor
elektron. Oksigen akan bergabung dengan H+ membentuk air. ATP yang dihasilkan
pada tahap ini adalah 32ATP.
Jadi dapat disimpulkan, bahwa sistem transpor elektron
adalah tahapan terakhir dari respirasi aerob ketika elektron dari reaksi
intermediet (siklus kreb) dialirkan berturut-turut pada enzim dan kofaktor
membran dalam mitokondria dan menyebabkan terjadinya gradien elektron yang
mendorong sintesis ATP. ATP yang di hasilkan dari pemecahan glukosa menjadi
karbondioksida dan air dalam respirasi aerob adalah 2 ATP hasil dari glikolisis
+ 2ATP dari siklus krebs + 32 ATP dari sistem transfer elektron (total 36 ATP).
E. Fermentasi
Katabolisme anaerobik dari nutrien organik dapat terjadi
dengan fermentasi. Fermentasi terdiri atas glikolisis ditambah dengan reaksi
yang menghasilkan NADH ke piruvat. Terdapat banyak jenis fermentasi,
perbedaannya dalam produk limbahnya yang terbentuk dari piruvat. Dua jenis yang
umum ialah fermentasi 4lk*h*l dan fermentasi asam laktat (Campbell, 2003: 174).
a. Fermentasi 4lk*h*l
Pada fermentasi 4lk*h*l, piruvat diubah menjadi etanol (etil
4lk*h*l) dalam dua langkah. Langkah pertama, melepaskan karbon dioksida dari
piruvat, yang diubah menjadi senyawa asetaldehida berkarbon dua. Dalam langkah
kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol. Ini meregenerasi
pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis. Fermentasi 4lk*h*l oleh ragi, digunakan
dalam pembuatan bir dan anggur. Banyak bakteri juga melakukan fermentasi
4lk*h*ldalam kondisi anaerobik (Campbell, 2003: 174).
b. Fermentasi Asam Laktat
Pada fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh
NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepas CO2
(Campbell, 2003: 174). Fermentasi asam laktat dapat terjadi pada fungi atau
bakteri. Selain itu, fermentasi asam laktat juga dapat terjadi pada otot-otot
yang bekerja terlalu berat, yang oksigennya tidak cukup untuk respirasi sel
(Kimball, 2003: 150).