Katabolisme Kelas 12

Pengantar Katabolisme

Katabolisme merupakan proses penguraian senyawa / molekul komples menjadi sederhana, dan membebaskan energi. Contoh nya adalah respirasi.

Respirasi sel terjadi dalam mitokondria, dan terdiri dari beberapa tahapan, yakni glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs dan Sistem Transport Elektron.

Dari gambar tersebut diketahui bahwa glukosa akan mengalami proses glikolisis menghasilkan asam piruvat, yang terjadi di sitosol, lalu asam piruvat akan menuju mitokondria untuk mengalami proses Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus krebs dan Sistem Transport Elektron Sekarang kita bahas proses tahapan nya satu persatu ya ;

Glikolisis

Glikolisis = penguraian molekul glukosa (6C) menjadi 2 molekul asam piruvat,m 2NADH dan 2ATP.
Bahan = glukosa (molekul dengan 6 atom Carbon).
Hasil = 2 asam piruvat (memiliki 3 atom C) +  2NADH  +   2 ATP.
Tempat terjadi = sitoplasma.
Berlangsung secara anaerob

Prosesnya adalah sebagai berikut:

  1. Glukosa mengalami fosforilasi membentuk glukosa 6-fosfat. Pada tahap ini dibutuhkan ATP, yang melepaskan 1 gugus fosfatnya, sehingga terbentuk ADP.
  2. Glukosa 6-fosfat oleh enzim isomerase diubah menjadi fruktosa 6-fosfat.
  3.  Kemudian satu molekul ATP memberikan lagi satu gugus fosfatnya ke fruktosa 6 fosfat sehingga terbentuk fruktosa 1,6-difosfat. ATP berubah menjadi ADP.
  4. Fruktosa 1,6-difosfat selanjutnya dipecah menjadi 2 molekul yang merupakan isomernya, yakni dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehid 3-fosfat atau fosfogliseraldehid (PGAL).
  5. Dihidroksi aseton fosfat dan PGAL mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+ sehingga terbentuk NADH. Selain itu juga terjadi penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk molekul 1,3-difosfogliserat.
  6. kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat. Gugus fosfat yang terlepas akan dipindahkan ke molekul ADP membentuk ATP, sehingga dihasilkan dua molekul ATP.
  7. Proses berikutnya molekul 3-fosfogliserat mengalami isomerase menjadi 2-fosfogliserat.
  8. Kemudian molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dihilangkan melalui proses kondensasi dan menghasilkan fosfoenolpiruvat.
  9. Masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfatnya dan diterima oleh molekul ADP sehingga terbentuk ATP dan molekul  asam piruvat.

HASIL GLIKOLISIS
2 molekul asam piruvat + 2 molekul NADH + 4 molekul ATP + 2 H2O.

Karena pada awal reaksi dibutuhkan 2 molekul ATP ( saat pembentukan glukosa 6-fosfat dan fruktosa 1,6-difosfat), maka hasil akhir glikosis (bersihnya)  hanyalah  2 ATP

Glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol) sehingga tidak terdapat oksigen, maka gluikolisis bersifat anaerob.

Dekarboksilasi Oksidatif

Adalah proses perubahan molekul Asam Piruvat menjadi AsetilkoenzimA (AsetilKoA). Merupakan reaksi antara glikolisis dan siklus krebs dan terjadi di matriks mitokondria.

Prosesnya adalah sebagai berikut :

  • molekul asam piruvat (3 atom C) mengalami oksidasi dan melepaskan elektronnya.  Asam Piruvat dipecah menjadi molekul berkarbon dua dan melepaskan CO2 .  Dengan bantuan koenzimA  maka dibentuk Asetil KoA.
  • NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+

sehingga hasil akhir Dekarboksilasi Oksidatif dari 1 molekul glukosa adalah = 2 molekul Asetil koenzim A + 2CO2  +  2NADH.

Siklus Krebs

Disebut juga siklus Asam Sitrat, karena senyawa awal yang dibentuk adalah asam sitrat. Terjadi di matriks mitokondria dan berlangsung secara aerob.

  • Asetil CoA berikatan dengan oksaloasetat dan bantuan KoenzimA membentuk Asam sitrat.
  • Sitrat mengalami dehidarsi membentuk asam isositrat
  • asam isositrat melepaskan 1 molekul CO2 membentuk asam α-ketoglutarat. Juga terjadi pengubahan NAD menjadi NADH.
  • Asam α-ketoglutarat diubah menjadi Suksinil Ko-A. pada proses tersebut terjadi pengikatan Ko-A oleh asam α-ketoglutarat dan pelepasan CO2 serta pengubahan NAD+ menjadi NADH.
  • Suksinil Ko-A akan diubah menjadi asam suksinat. Ko-A akan terlepas yang nantinya akan dipakai kembali pada proses perubahan asam α-ketoglutarat menjadi Suksinil Ko-A . Selain itu juga dihasilkan ATP
  • Asam suksinat diubah menjadi asam fumarate dengan bantuan enzim suksinat dehydrogenase. Juga terjadi pengubahan FAD menjadi FADH2 .
  • Asam fumarate diubah menjadi asam malat, lalu diubah lagi membentuk asam Oksaloasetat, dan NAD mengalami perubahan menjadi NADH.  asam Oksaloasetat akan mengalami siklus Kembali dengan berikatan dengan asetilKoA.

Hasil dari daur Krebs adalah  3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat. Karena input substrat adalah dua Asetil ko-A untuk setiap satu molekul glukosa maka hasil dari siklus krebs pada respirasi aerob adalah 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH2

Sistem Transport Elektron

Sistem transport elektron disebut juga fosforilasi oksidatif yaitu tahap pengubahan NADH dan FADH2 menjadi ATP agar dapat digunakan oleh tubuh. Reaksi ini merupakan tahapan terakhir dalam respirasi aerob dan sering disebut dengan oksidasi terminal, karena oksigen akan menerima ion H+ dari NADH dan FADH. Ion H+ yang diterima akan menyebabkan terjadinya pembentukan air (H2O). Dan terjadi di membran dalam (krista) mitokondria.

  • NAD dan FAD adalah koenzim yang akan membawa ion H+ kepada O2.
  • Selain NAD dan FAD, molekul yang berperan adalah oksigen, koenzim Q (ubikuinon) sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.

Proses nya adalah sebagai berikut :

  • NADH dan FADH2 mengalami oksidasi dan electron yang berasal dari reaksi oksidatif ini akan ditransfer ke koenzim Q. Energi tersebut sangat besar dan mampu menyatukan ADP dengan fosfat anorganik sehingga terbentuk ATP.
  • Koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b dan melepaskan electron serta dua ion H+.
  • Selanjutnya sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c yang menghasilkan energi yang juga dapat membentuk ATP.
  • Selanjutnya sitokrom c mereduksi sitokrom a.
  • Sitokrom a dioksidasi oleh oksigen sebagai aseptor electron terakhir. Setelah menerima electron dari sitokrom a,  oksigen bergabung dengan H+ membentuk air.
  • Oksidasi tarakhir ini menghasilkan energi yang cukup besar untuk menyatukan ADP membentuk ATP.

Setelah melepaskan ion H+ maka NAD dan FAD akan kembali ke tempat asalnya dan mengikat ion H+ Kembali. 2NAD kembali ke sitoplasma untuk mengikat ion H+ pada proses glikolisis dan 2 NAD ke membrane luar mitokondria untuk mengikat ion H+ dari peristiwa dekarboksilasi oksidatif. 6 NAD dan 2 FAD akan dibawa ke matriks mitokondria untuk mengikat ion H+ lagi.

Kesimpulan

Setiap oksidasi NADH menghasilkan 3 molekul ATP. 1 molekul FADH2 menghasilkan 2 molekul ATP sehingga transport elektron menghasilkan 34 ATP.

Secara keseluruhan, respirasi aerob menghasilkan berapa ATP?

  • Glikolisis = 2 ATP
  • Siklus krebs = 2 ATP

Dikurangi 2 ATP untuk transport aktif NADH ke mitokondria, sehingga jumlah ATP total adalah 36 ATP.

Untuk lebih jelasnya bisa dilihat di video dibawah ini.

Author: mommikael

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *