katabolisme

A. PENDAHULUAN

  • Metabolisme adalah rangkaian reaksi biokimia dalam tubuh makhluk hidup yang melibatkan substrat dan enzim untuk menghasilkan produk.

  • Metabolisme terbagi menjadi dua cabang utama:

    • Katabolisme

    • Anabolisme

  • Pengertian masing-masing:

    • Katabolisme: mengurai molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

    • Anabolisme: menyusun molekul sederhana menjadi molekul kompleks; membutuhkan energi untuk membentuk ATP.

  • Ringkasan energi:

    • ATP (adenosin trifosfat) adalah bentuk energi utama untuk aktivitas seluler.

    • Energi ATP pada katabolisme diangkut/dibawa oleh koenzim NAD+ dan FAD.

  • Energi ATP pada respirasi berasal dari fosforilasi fosfat dan reaksi redoks yang melibatkan O₂ sebagai oksidator terakhir.

B. KATABOLISME

  • Katabolisme terdiri dari tiga jalur utama berdasarkan jenis substrat yang diuraikan:

    • Katabolisme karbohidrat (≈ 4.2 kkal/gram)

    • Katabolisme lemak (≈ 9.1 kkal/gram)

    • Katabolisme protein (≈ 4.2 kkal/gram)

  • Rincian energi:

    • Karbohidrat: sekitar 4.2extkcal/g4.2 ext{ kcal/g}

    • Lemak: sekitar 9.1extkcal/g9.1 ext{ kcal/g}

    • Protein: sekitar 4.2extkcal/g4.2 ext{ kcal/g}

  • ATP dalam katabolisme diidamkan atau dihasilkan melalui proses oksidatif, dengan NAD+ dan FAD sebagai pembawa elektron.

C. RESPIRASI AEROB

  • Definisi: respirasi aerob adalah katabolisme karbohidrat yang membutuhkan O₂ sebagai oksidator terakhir (penerima elektron terakhir).

  • Tahapan utama:

    • Glikolisis

    • Dekarboxylasi oksidatif asam piruvat

    • Siklus Krebs (siklus asam sitrat)

    • Transpor elektron (chemiomosis)

  • Glikolisis:

    • Reaksi utama: Glukosa→Piruvat+NADH+ATP\text{Glukosa} \rightarrow \text{Piruvat} + \text{NADH} + \text{ATP}

    • Reaksi inti: glukosa → piruvat pada sitoplasma, menghasilkan sejumlah energi dan NADH.

    • Reaksi umum yang tertulis (versi ringkas):
      Glukosa→2 Piruvat+2 NADH+2 ATP\text{Glukosa} \rightarrow 2\,\text{Piruvat} + 2\, \text{NADH} + 2\, \text{ATP}

  • Dekarboksilasi oksidatif piruvat:

    • Lokasi: mitokondria.

    • Reaksi umum: 2 Piruvat+2 NAD++2 CoA→2 Acetyl-CoA+2 NADH+2 CO22\, \text{Piruvat} + 2\, \text{NAD}^+ + 2\, \text{CoA} \rightarrow 2\, \text{Acetyl-CoA} + 2\, \text{NADH} + 2\, \text{CO}_2

  • Siklus Krebs (siklus asam sitrat):

    • Lokasi: matriks mitokondria.

    • Reaksi umum per satu siklus (untuk dua asetil-KoA per glukosa):
      2Asetil-KoA+6NAD++2FAD+2GDP+2Pi​+4H2​O⟶4CO2​+6NADH+6H++2FADH2​+2GTP+2KoA−SH

    • Hasil total dari dua asetil-KoA (glukosa satu molekul): 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP, 4 CO₂.

  • Transpor elektron (chemi-osmosis):

    • Fungsi: pelepasan energi berupa proton (H⁺) dan elektron (e⁻) dari NADH dan FADH₂ yang terbentuk selama katabolisme; H⁺ dipompa melalui membran mitokondria sehingga gradien elektrokimia terbentuk; gradien ini menggerakkan ATP sintase untuk membentuk ATP.

    • Reaksi umum (per molekul oksigen):
      10 NADH+O<em>2→10 NAD++10 H++20 e−+30 ATP10\, \text{NADH} + \text{O}<em>2 \rightarrow 10\, \text{NAD}^+ + 10\, \text{H}^+ + 20\, e^- + 30\, \text{ATP} 2 FADH</em>2+O<em>2→2 FAD+H</em>2O+4 ATP2\, \text{FADH}</em>2 + \text{O}<em>2 \rightarrow 2\, \text{FAD} + \text{H}</em>2\text{O} + 4\, \text{ATP}

    • Tahapan inti:
      1) NADH melepaskan proton dan elektron pada kompleks I dan FADH₂ pada kompleks II.
      10 NADH→10 NAD++10 H++20 e−10\, \text{NADH} \rightarrow 10\, \text{NAD}^+ + 10\, \text{H}^+ + 20\, e^-
      2 FADH2→2 FAD+4 H++4 e−2\, \text{FADH}_2 \rightarrow 2\, \text{FAD} + 4\, \text{H}^+ + 4\, e^-
      2) Elektron mengelilingi membran melalui mekanisme redoks yang melibatkan ion Cu dan Fe, membuat matriks bermuatan negatif.
      3) Proses pompa proton dari NADH melalui 3 protein pembawa (total 3× per NADH): sehingga 10 NADH menghasilkan 30 ATP.
      4) Proses pompa proton dari FADH₂ melalui 2 protein pembawa (total 2× per FADH₂): sehingga 2 FADH₂ menghasilkan 4 ATP.

    • Hasil total menurut rangkuman (berdasarkan data yang sama dengan teks):
      extTotalATPdarirespirasiaerob=38 ATPext{Total ATP dari respirasi aerob} = 38\, \text{ATP}

    • Rincian:

      • Glikolisis: 4 ATP4\, \text{ATP}

      • Dekarboksilasi oksidatif: tidak memberikan ATP langsung (nilai -)

      • Siklus Kreb: 2 ATP2\, \text{ATP}

      • Transfer elektron (transpor elektron): 34 ATP34\, \text{ATP}

D. RESPIRASI ANAEROB

  • Definisi: respirasi anaerob (fermentasi) adalah katabolisme karbohidrat yang menggunakan senyawa selain O₂ sebagai akseptor elektron terakhir.

  • Kondisi pem