Materi Metabolisme (Katabolisme) Dan Cara Gampang Menghafalkannya

Materi Metabolisme (Katabolisme) dan Cara Praktis Menghafalkannya. Metabolisme ialah reaksi biokima yang terdapat pada mahluk hidup. Reaksi yang terjadi pada metabolisme terdapat dua macam yakni katabolisme dan anabolisme. Katabolisme ialah reaksi penguraian sedangkan anabolisme reaksi penyusunan. Dalam artikel ini akan dibahas reaksi katabolsime pada karbohidrat.

Katabolisme karbohidrat ialah reaksi penguraian atau pemecahan molekul glukosa (C6H12O6) menjadi unit molekul yang lebih sederhana serta menghasilkan energi. Tahapan reaksi tersebut ialah sebagai berikut:

  C6H12O6  + 6 O2  ➡  6 CO2 + 6 H2O + ATP  

Katabolisme karbohidrat terdiri dari 4 tahap, yakni: (1) glikolisis, (2) dekarboksilasi oksidatif, (3) siklus kreb, dan (4) transpor elektron.

   Baca juga: Proses Fotosintesis dan Cara Praktis Menghafalkannya

Konsep penting untuk mempermudah mengingat materi katabolisme ialah memahami substrat dan hasil produk reaksi serta daerah terjadinya reaksi tersebut. Berikut ialah klarifikasi masing-masing 4 tahapan metabolisme karbohidrat:

1. Glikolisis

Glikolisis ialah reaksi pemecahan molekul karbohidrat yang mempunyai 6 karbon menjadi dua bagian. Tahapan reaksi kimia glikolisis ada 9 langkah. Cara gampang untuk memahami langkah tersebut yakni: (1) perhatikan jumlah molekul karbon, (2) jumlah molekul pemanis menyerupai fosfat, dan (3) posisi fosfat pada urutan molekul karbon, (4) pelepasan fosfat akan menghasilkan ATP. Selain itu perhatikan juga posisi zat yang diharapkan maupun dihasilkan dalam tiap tahapannya. Silahkan perhatikan siklus glikolisis dan penjelasannya berikut:

Proses glikolisis secara singkat sanggup dipahami dengan gampang dengan memakai gambar di atas. Dari gambar tersebut, kunci untuk menghafalkannya yakni 10 senyawa yang berperan dalam reaksi tersebut akan dikelompokkan menjadi 3 bagian:

• Tahapan memerlukan energi (langkah 1-3). Urutannya yakni glukosa ➡ glukosa-6 fosfat ➡ fruktosa-6 fosfat ➡ fruktosa 1,6 fosfat. Pada tahapan ini terdapat dua kali penambahan fosfat (P) yang berasar dari ATP. Perhatikan letak fosfat di gugus karbon untuk mempermudah menghafalkannya.
• Tahapan pemecahan atom karbon / lisis (Langkah 4). Urutannya ialah fruktosa 1,6 fosfat ➡ fosfogliseraldehid (PGA). Pada langkah ini atom karbon yang semula berjumlah 6 dipecah menjadi dua sehingga masing-masing menjadi senyawa dengan 3 karbon.
• Tahapan pelepasan energi (Langkah 5-9). Pada tahapan ini terjadi pelepasan energi berupa ATP. Kunci penting disini dimulai dari Fosfogliseraldehid terjadi penambahan fosfat anorganik dan menghasilkan NADH. Fosfogliresaldehid diubah menjadi 1,3 fosfogliserat yang mempunyai dua fosfat. Ketika kedua fosfat tersebut dilepaskan, maka akan membentuk energi ATP.

Perhatikan teladan dasar senyawa tersebut untuk mempermudah menghafal urutan reaksi glikolisis:
2 Glukosa (merah); 2 Fruktosa (kuning); 4 gliserat (hijau); dan 2 piruvat (ungu). Sementara untuk fosfat diberi garis bawah.

1. Glukosa (G)
2. Glukosa-6 Fosfat (G6F)
3. Fruktosa-6 Fosfat (F6P)
4. Fruktosa-1,6 Bifosfat (F1,6BP)
5. Fosfogliseraldehid (PGA)
6. 1,3 Bifosfogliserat (1,3BPG)
7. 3 Fosfogliserat (3PG)
8. 2 Fosfogliserat (2PG)
9. Fosfoenol Piruvat (PEP)
10. Asam Piruvat (AP)

Shorcut Resume Glikolisis:

____
Note: Tempat terjadinya glikolisis yakni di sitoplasma. Hasil glikolisis berupa 2 ATP (aslinya 4 namun dikurangi 2 untuk tahapan memerlukan energi) dan 2 senyawa NADH.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi Oksidatif ialah reaksi mediator antara glikolisis dengan siklus krebs. Proses dekarboksilasi oksidatif terbaru yakni dimulai dari sitoplasma menuju mitokondria.

Langkah reaksi dekarboksilasi cukup gampang sebab hanya mengubah asam piruvat yang mempunyai 3 atom karbon menjadi asam sitrat yang mempunyai 2 atom karbon. Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif di matriks mitokondra Hasil dekarboksilasi oksidatif yakni 2 NADH dan 2 CO2. Berikut ialah denah dekarboksilasi oksidatif respirasi aerob:

____
Note: Tempat terjadinya dekarboksilasi oksidatif yakni di matriks mitokondria. Hasil dekarboksilasi oksidatif berupa 2 senyawa NADH, 2 CO2 dan asetil ko-A

3. Siklus Krebs

Siklus krebs ialah tahapan ketiga yang paling banyak menghasilkan CO2. Diberi nama sesuai dengan penemunya yakni Hans Krebs. Siklus krebs juga disebut siklus asam sitrat. Ciri siklus krebs yakni berlangsung secara aerob. Fungsi siklus krebs ialah menghasilkan elektron dalam jumlah besar. Dalam suatu siklus, produksi hasil dari siklus krebs adalah 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP. Berikut ialah persamaan reaksi siklus krebs:

Untuk mempermudah menghafalkan siklus krebs, maka gunakan "jembatan keledai" untuk memahaminya:

Si - Iso -Ke - Su - Nat - Fu - Ma - Ok

Keterangan:
Si (Sitrat) - Iso (Isositrat) - Ke (Ketoglutarat) - Su (Suksinil) - Nat (Suksinat) - Fu (Fumarat) - Ma (Malat) - Ok (Oksaloasetat)

Shortcut Resume Siklus Krebs

____
Note: Tempat terjadinya siklus krebs yakni di matriks mitokondria. Hasil dari siklus krebs yakni dihitung dua siklus sebab ada dua asetil ko-A dari reaksi sebelumnya, sehingga hasil dua siklus krebs yakni 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO2.

4. Transpor Elektron

Transpor elektron ialah proses panen energi ATP yang berasal dari NADH dan FADH2 yang berasal dari reaksi sebelumnya. Tahapan ini merupakan tingkat respirasi yang paling banyak menghasilkan ATP. Senyawa NADH dan FADH2 mengandung elektron H+ yang akan ditransfer atau ditranspor keluar dari membran dalam mitokondria.

Selama proses transpor tersebut, elektron akan melewati serangkaian reaksi untuk membentuk ATP melalui prosedur fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif ialah proses menghasilkan ATP secara aerob di dalam krista mitokondria dengan memakai sistem transpor elektron. Pada tahapan tamat dari perjalanan elektron (H+), maka elektron akan bereaksi dengan O2 membentuk air.

Konsep Penting: 1 NADH = 3 ATP; 1 FADH2 = 2 ATP

____
Note: Tempat terjadinya transfer elektron yakni di krista mitokondria. Jumlah total NADH dari reaksi pertama sampai ketiga ada 10 buah sedangkan FADH2 ada dua buah. Hasil dari transfer elektron yakni 34 ATP dan 6 H2O

Ringkasan Katabolisme Karbohidrat

Resume katabolisme ini akan menjelaskan mengenai tahapan secara umum dengan memakai gambar alur untuk mempermudah pemahaman anda. Gambar alur menjelaskan jumlah energi ATP yang dihasilkan oleh semua proses reaksi.

Selama proses respirasi, alur utama untuk menghasilkan energi yakni glukosa ➡ NADH/FADH2 ➡ transpor elektron ➡ ATP. Dalam respirasi aerob ATP dihasilkan pada proses transpor elektron. Selama proses transpor elektron, 1 molekul NADH menghasilkan 3 ATP sedangkan 1 molekul FADH2 menghasilkan 2 ATP. Gambar alur di bawah menggambarkan rincian perhitungan per molekul glukosa ketika proses katabolisme. Hasil netto yakni 36 sampai 38 ATP. Angka 38 ialah hasil maksimum, sedangkan hasil 36 ATP dikarenakan 2 NADH hasil dari glikolisis di sitoplasma ketika masuk ke mitokondria sanggup dipengaruhi oleh banyak sekali faktor. Ketika 2 molekul NADH dari sitoplasma tidak menuju ke mitokondria, maka tidak dihitung menjadi ATP.

Singkatan:

ATP = Adenosin Triphosphat

NADH = Nicotinamide Adenin Dinucleotide 

FADH2 = Flavin Adenin Dinucleotide H2



Referensi:

• Campbell et al. 2017. Biology 11th edition.
• J. Djoko Budiono. 2007. Biologi Sel. 
• Yoni Suryani. 2004. Biologi Sel dan Molekuler.