Katabolisme adalah proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana. Dalam proses ini menghasilkan energi sehingga disebut reaksi eksergonik. Katabolisme sering disebut sebagai peristiwa disasimilasi. Contoh peristiwa yang mengalami peristiwa ini yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.
 |
| Respirasi Aerob [sumber: commons.wikimedia.org] |
Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen dari udara. Secara umum respirasi aerob terdiri dari 4 tahapan yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan sistem transpor elektron. Persamaan umum dari respirasi aerob dituliskan sebagai berikut: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP
Glikolisis merupakan proses pengubahan 1 molekul glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat dengan menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH. Proses ini berlangsung di dalam sitoplasma atau cairan sel. Glikolisis terdiri dari 10 tahapan reaksi yang melibatkan 10 jenis enzim, yaitu:
- Heksokinase berfungsi sebagai fosforilasi glukosa yaitu pemindahan gugus fosfat dari ATP ke glukosa pada atom C nomor 6 sehingga membentuk glukosa-6-fosfat.
- Fosfoglukoisomerase berfungsi membentuk isomer glukosa-6-fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat.
- Fosfofruktokinase berfungsi mengikat fosfat dari ATP ke fruktosa-6-fosfat sehingga membentuk fruktosa-1,6-bisfosfat.
- Aldolase berfungsi menguraikan fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi dua senyawa 3C, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida fosfat (PGAL).
- Isomerase berfungsi mengkatalisis perubahan bolak-balik antara kedua senyawa 3C, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida fosfat (PGA)
- Triosaposfat dehidrogenase berfungsi untuk membuat gliseraldehida fosfat dioksidasi oleh transfer elektron sehingga H+ ditambahkan ke NAD+ yang membentuk NADH. Pada tahap ini reaksi bersifat eksergonik sehingga melepaskan energi yang akan digunakan untuk mengikat gugus fosfat yang ada di sitoplasma (cairan sel) yang akan membentuk 1,3-bifosfogliserat.
- Fosfogliserokinase berfungsi mentrasnfer gugus fosfat ke ADP menjadi ATP serta terbentuk 3-fosfogliserat.
- Fosfogliseromutase berfungsi merelokasi gugus fosfat sehingga terbentuk 2-fosfogliserat
- Enolase berfungsi membentuk ikatan ganda dalam substrat dengan mengekstrasi molekul air membentuk fosfoenolpiruvat (PEP).
- Piruvat kinase berfungsi mentransferkan gugus fosfat dari PEP ke ADP sehingga fosfoenolpiruvat (PEP) menjadi asam piruvat (3C). Hal ini bertujuan untuk menghasilkan ATP.
 |
| 10 Tahapan Glikolisis |
Dekarboksilasi oksidatif berperan dalam mengubah 2 asam piruvat menjadi 2 asetil Co-A dengan menghasilkan 2 NADH dan 2 CO₂. Proses ini berlangsung di matriks mitokondria untuk organisme eukariotik sedangkan organisme prokariotik terjadi di dalam sitosol atau cairan sitoplasma.
 |
| Skema Dekarboksilasi Oksidatif |
- Siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
Siklus krebs berfungsi menghasilkan energi dan berbagai senyawa antara yang akan digunakan untuk sintesis senyawa lain. Proses ini berlangsung di dalam matriks mitokondria. Pada tahapan ini 2 asetil Co-A akan masuk ke dalam siklus yang akan menghasilkan 4 CO₂, 2 ATP, 6 NADH dan 2 FADH₂.
 |
| Skema Siklus Krebs |
Sistem transpor elektron terjadi di bagian krista (membran dalam mitokondria). Pada tahap ini NADH dan FADH₂ akan dikonversikan menjadi ATP. dengan nilai konversi sebagai berikut:
- 1 molekul NADH = 3 ATP
- 1 molekul FADH₂ = 2 ATP
 |
| Konversi Energi pada Sel Eukariotik [ sumber: Sembiring & Sudjino, 2009] |
Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Respirasi anaerob disebut juga respirasi intramolekul. Reaksi-reaksi yang terjadi serta organel yang berperan dalam respirasi anaerob sama seperti respirasi aerob. Namun, peran oksigen disini digantikan oleh NO₃ dan SO₄.
Fermentasi alkohol yang dilakukan oleh bakteri anaerob dan ragi (yeast). Bahan utama dari fermentasi alkohol adalah satu molekul glukosa yang akan diubah menjadi 2 etanol, 2 karbondioksida dan 2 ATP. Penerapan fermentasi alkohol dapat ditemukan pada proses pembuatan tapai yang menggunakan ragi atau Saccharomyces cerevisiae. Selain itu fermentasi alkohol dapat juga ditemukan pada proses pembuatan minuman anggur (bir/wine). Pada proses fermentasi alkohol harus benar-benar tanpa oksigen karena apabila berada di wadah terbuka fermentasi akan terganggu sehingga mengakibatkan pengikatan terhadap oksigen yang akan membentuk rasa asam dan tidak manis atau membentuk senyawa asam cuka.
 |
| Reaksi Fermentasi Alkohol [sumber: Campbell, et al. 2017] |
Fermentasi asam laktat terjadi pada sel otot hewan dan manusia ketika kekurangan suplai oksigen. Selain itu, beberapa mikroorganisme seperti jamur atau bakteri sering digunakan dalam pembuatan keju dan yoghurt. Bahan utama fermentasi asam laktat adalah satu molekul glukosa akan diubah menjadi 2 asam laktat dan 2 ATP.
Dalam Kimbal (2017: 150) menegaskan tentang molekul glukosa yang mengandung energi pembakaran bebas sebanyak 686 kkal. Pada tahap fermentasi ini menghasilkan 2 molekukl asam laktat yang masing-masing mengandung energi pembakaran bebas sebanyak kira-kira 319,5 kkal. Jadi kita telah menghasilkan energi bebas sebanyak 47 kkal (secara matematis, 686 - 2 x 319,5 = 47). Meskipun untuk berlangsung reaksi ini membutuhkan 2 ATP, fermentasi ini sebenarnya menghasilkan 4 ATP dengan 2 dari DPGA dan 2 PEP.
 |
| Reaksi Fermentasi Asam Laktat [sumber: Campbell, et al. 2017 |
- Persamaan Fermentasi Alkohol dan Fermentasi Asam Laktat
- Reaksi yang tidak memerlukan oksigen
- Fermentasi yang berlangsung dengan proses glikolisis dan transpor elektron
- Fermentasi yang menghasilkan energi dalam jumlah sedikit yaitu 2 ATP.
- Perbedaan Fermentasi Alkohol dan Fermentasi Asam Laktat
- Fermentasi alkohol dapat terjadi pad sel jamur untuk pembuatan tapai dan wine, sedangkan fermentasi asam laktat terjadi pada sel-sel otot hewan maupun manusia, eritrosit serta bakteri atau jamur pembuatan keju dan yoghurt.
- Fermentasi alkohol memiliki akseptor elektron berupa asetaldehida sedangkan fermentasi asam laktat berupa asam piruvat.
- Hasil akhir pada fermentasi alkohol berupa senyawa etanol sedangkan fermentasi asam laktat berupa senyawa asam laktat.
Perbedaan Respirasi Aerob dan Anaerob
- Respirasi aerob memerlukan oksigen sedangkan respirasi anaerob tidak memerlukan oksigen untuk berlangsungnya reaksi
- Respirasi aerob terjadi pada sebagian besar sel organisme sedangkan respirasi anaerob hanya terjadi pada beberapa sel, seperti sel bakteri, sel jamur, sel otot dan eritrosit.
- Jumlah energi yang dihasilkan pada respirasi aerob sangat besar, yaitu 38 ATP (prokariotik) dan 36 ATP (eukariotik), sedangkan respirasi anaerob menghasilkan energi dalam jumlah kecil, yaitu 2 ATP.
- Respirasi aerob menghasilkan karbon dioksida, air, dan juga ATP, sedangkan respirasi anaerob menghasilkan asam laktat dan ATP (fermentasi asam laktat) dan etanol, karbon dioksida dan juga ATP (fermentasi alkohol).
- Tahapan proses pada respirasi aerob adalah glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs dan transpor elektron, sedangkan respirasi anaerob hanya terdiri dari 2 tahapan, yaitu glikolisis dan transpor elektron.
- Akseptor elektron pada respirasi aerob yaitu oksigen sedangkan pada respirasi anaerob yaitu asetaldehida (fermentasi alkohol) atau asam piruvat (fermentasi asam laktat).
Latihan Mandiri
Referensi:
- Kimball, John W. (2017). Biologi Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga.
- Irnaningtyas (2015). Biologi untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.
- Sembiring, Langkah & Sudjino (2009). Biologi Kelas XII untuk SMA/MA. Jakarta: Depdiknas RI.
Dewanto, S.Pd.
Pembelajar dan Pengajar MIPA
mudah dipahami, makasih kak
ReplyDelete