√ Hubungan Katabolisme Karbohidrat, Protein Dan Lemak

Konten [Tampil]

Pengertian Katabolisme

Katabolisme yaitu reaksi perombakan, pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Contohnya katabolisme karbohidrat, protein dan lemak.

Artikel ini membahas perihal kekerabatan katabolisme karbohidrat, katabolisme protein dan katabolisme protein. Semua katabolisme tersebut saling berkaitan untuk menghasilkan energi.

Tapi..

Untuk sanggup dipakai oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP  (Adenosin Tri Phospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat. Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang dipakai eksklusif oleh sel, yang dipakai untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain.

Contoh katabolisme yaitu respirasi sel, yaitu proses penguraian materi kuliner yang bertujuan menghasilkan energi. Sebagai materi baku respirasi yaitu karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan sebagai akhirnya yaitu CO2 (karbon dioksida, air dan energi).

Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup, ibarat sel binatang dan sel tumbuhan.  

Katabolisme Karbohidrat

Struktur karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain menurut susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan.

Dari kompleksitas strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida  dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang mempunyai monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya yaitu satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida

Fungsi Karbohidrat

1. Simpanan energi, materi bakar dan senyawa antara metabolism
2. Bagian dari kerangka struktural dari pembentuk RNA dan DNA
3. Merupakan elemen struktural dari dinding sel tumbuhan maupun bakteri.
4. Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel.

Proses Katabolisme Karbohidrat

Pada Proses katabolisme  karbohidrat, sering disebut dengan glikolisis yaitu proses degradasi.  Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis   menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH  Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi  menjadi 2 Fase, yaitu:

1. 5 langkah pertama yang disebut fase preparatory

1. 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   menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak sanggup balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi kedua 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+.

Tahap ketiga yaitu fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi 1.

Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis yaitu penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim aldolase.  Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibuat oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang sanggup eksklusif diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat sanggup dengan cepat dan dalam reaksi sanggup balik, berkembang menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

Tahap kelima yaitu reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini dipakai koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini yaitu dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat.

Diagram proses glikolisis (terdiri dari 10 tahapan)

Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran sanggup balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya yaitu 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.

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.

Gambar proses katabolisme terdiri atas glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron

Katabolisme Lemak

Struktur Lemak

Berdasarkan struktur dan fungsinya, lemak dibagi menjadi bermacam-macam:

1. Asam-asam lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula kimia suatu asam lemak yaitu CH3(CH2)nCOOH, dan  biasanya kelipatan dua.
2. Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.
3. Rantai sedang : 8-12 atom
4. Rantai panjang : 14-26 atom.

Semua asam lemak lemak ini merupakan asam lemak jenuh

Sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, yaitu lemak yang mempunayi ikatan rangkap atau lebih contohnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH (oleat).

Turunan-turunan asam lemak : merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu gliserol ester dan cholesterol ester.

Gliserol ester

Gliserol ester erbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida, trigliserida)

Kolesterol ester

Kolesterol ester terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.

Glikolipid

Glikolipid merupakan komponen yang mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.

Sterol

Sterol merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon.

Fungsi Lemak

1. Sebagai penyusun struktur  membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur pedoman material-material.
2. Sebagai cadangan energi Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa
3. Sebagai hormon dan vitamin, hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis

Proses Katabolisme Lemak

Lemak merupakan salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar  9kkal/gram. Energi hasil pemecahan lemak dimulai ketika lemak berada didalam kebutuhan energi.

Pemecahan atau katabolisme lemak dimulai ketika lemak berada didalam system pencernaan makanan. Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar 95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak.

Untuk sanggup menghasilkan energi, asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi asam lemak juga melalui lintasan tamat yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus krebs.

Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.

Katabolisme Protein

Struktur Protein

Dilihat dari tingkat organisasi struktur, protein sanggup diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu yaitu :

• Struktur primer:  Ini yaitu hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein dilakukan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.

• Struktur sekunder:  Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang bekerjasama dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.

• Struktur tersier: Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk lingkaran dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.

• Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer.

Fungsi Protein

1. Membentuk jaringan/ serpihan badan lain
2. Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)
3. Pemeliharaan (dewasa)
4. Membentuk sel darah
5. Membentuk hormon, enzim, antibody,dll
6. Memberi tenaga (protein sparing efek)
7. Pengaturan (enzim, hormone)

Proses Katabolisme Protein

Para proses katabolisme protein asam-asam amino tidak sanggup disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), badan akan memakai asam amino sebagai sumber energi. Tidak ibarat karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang lantaran bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi: Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif: Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.

Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Melalui tugas enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat.
2. Melalui raksi ini dibutuhkan energi dari ATP
3. Melalui tugas enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
4. Melalui tugas enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATPDengan tugas enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin
5. Dengan tugas enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Hubungan Katabolisme Antara Karbohidrat, Lemak, & Protein

Kamu sudah mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam badan insan terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya? Pada denah terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A.

Gambar kekerabatan katabolisme karbohidrat, protein dan lemak

Tahukah kau bahwa Asetil Ko-A sebagai materi baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari aneka macam jalur metabolisme ini berkhasiat untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa- senyawa lain yaitu sanggup 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 yaitu senyawa yang lebih teroksidasi.

Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran tepat akan membebaskan energi lebih banyak lantaran adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan memperlihatkan jumlah energi yang dihasilkan. Perlu kau ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat sanggup menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP.

Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan 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 klarifikasi itu sanggup disimpulkan kalau kita makan dengan mengkonsumsi kuliner yang mengandung lemak akan lebih menawarkan rasa kenyang kalau dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

DAFTRA PUSTAKA

• Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1. Jakarta:Erlangga
• Elisa. tanpa tahun. Metabolisme Protein. http:// ugm.ac. id / files / chimera 73 / .../ Metabolisme %20protein.doc. diakses pada tanggal 30 Mei 2012 pukul 16.04
• Lehninger. 200. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta: Erlangga

Sumber http://www.biologi-sel.com

Share :