METABOLISME

1. Pengertian Metabolisme
   

Salah satu tanda yang menunjukan gejala hidup pada makhluk hidup adalah melakukan metabolisme. Metabolisme secara harfiah mempunyai arti "perubahan" (Bahasa Yunani metabolisme = berubah) yang dipakai untuk menunjukan semua perubahan kimia dan energi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, atau secara sederhana adalah penggunaan makanan oleh tubuh.

Secara keseluruhan, metabolisme dikaitkan dengan pengaturan sumber daya materi dan energi. Beberapa jalur metabolisme membebaskan eenergi dengan cara merombak molekul-molekul kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Proses ini disebut katabolisme. Proses utama dari katabolisme adalah respirasi seluler. Pada proses respirasi seluler, glukosa dan bahan organik lainnya dirombak menjadi karbob dioksida dan air. Sebaliknya, anabolisme memakai energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul-molekul yang lebih sederhana. Salah satu contoh anabolisme adalah sintesis protein dan asa amino.

1. Katabolisme
   

Katabolisme adalah reaksi penguraiann senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi itu berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan kimia yang menyusun suatu persenyawaan. Semakain kompleks perseyawaan kimia itu, semakin banyak ikatan kimia yang menyusunnya dan akan semakin besar energi yang dilepaskannya. Akan tetapi, energi itu tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi itu diubah terlebih dahulumenjadi persenyawaan adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai.

Contoh katabolisme adalah proses pernapasan sel atau respirasi, yaitu proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan olehh semua sel penyusun tubuh, baik sel-sel tumbuhan maupun sel hewan dan manusia. Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

1. Respirasi aerobik, yaitu respirasi yang menggunakan oksigen bebeas untuk mendapatkan energi.
   
2. Respirasi anaerobik,yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas untuk mendapatkan energi
   

Bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, atau protein (asam amino). Hasil respirasi berupa karbon dioksida, air, energi dalam bentuk ATP.

1. Katabolisme Karbohidrat
   

Contoh katabolisme karbohidrat adalh respirasi dengan glukosa sebagai bahan baku, yang diuraikan menjadi karbon dioksida dan air, serta menghasilkan energi. Dilihat dari struktur kimianya, glukosa merupakan senyawa dengan 6 atom C, 12 atom H, dan 6 atom O. Jika ada oksigen, glukosa akan terurai sempurna menjadi CO₂ da H₂O respirasi aerobik). Reaksi aerobik menghasilkan lebih banyak energi dari pada respirasi anaerobik

1. Respirasi aerobik
   

Persamaan reaksi proses respirasi aerobik (aerob) secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆6O₂ 6H₂O + 6CO₂ + 675 kkal

Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Proses respirasi aerob dibagi dalam tiga tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfer elektron.

1. Glikolisis
   
   Glikolisis adalah pristiwa penguraian satu molekul glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi 2 molekul asam piruvat (trdiri dari 3 molekul C), 2 molekul NADH, dan 2 molekul ATP. Selama glikolisis, dihasilkan 4 molekul ATP. Akan tetapi, 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lainnya, sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis berlangsung di sitoplasma. Hasil akhir glikolisis adalah asam piruvat.
   
   Setelah glikolisis, asam piruvat yang dihasilkan mengalami dekarboksilasi oksidatif. Jika glikolisis mengubah senyawa karbon 6 (6C) menjadi senyawa 3C, maka dekarboksilasi mengubah senyaw 3C menjadi senyawa 2C. Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat (3C) menjadi asetil KoA (2C).
   

dekarboksilasi oksidatif

Reaksi Glikolisis

1. Siklus Krebs
   
   Nama krebs diambil dari Hans Krebs, ilmuan Jerman-Inggris yang menemukan siklus ini. Sebelum berlangsung siklus krebs, asam piruvat (3C) yang merupakan hasil akhir dari glikolisis diubah terlebih dahulu menjadi asetil KoA (2C) melalui dekarboksilasi oksidatif.
   
   Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C)menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya, asam sitrat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya kembali menjadi asam oksaloasetat dengan melepaskan CO₂. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya, hidrogen berenergi digabungkan dengan penerimaan hidrogen (akseptor hidrogen) yaitu NAD⁺ dan FAD, untuk dibawa ke sistem transfor elektron.
   
   Pada siklus Krebs, sebagian besar energi disimpan dalam NADH, yaitu sebanyak 6 molekul. Selain NADH, pada satu tahap, energi dihasilkan dalam FADH₂ (flavin adenin dinuklotida hidrogen). Satu tahap dalam siklus Krebs juga menghasilkan 2 ATP secara langsung. Seluruh reaksi siklus Krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas (aerobik). Siklus krebs berlangsung di dalam mitokondria.
   

Siklus Krebs

1. Transfer Elektron
   
   Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus Krebs ada dua macam. Pertama, dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (guanosin trifosfat). Energi in merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua, dalam bentuk sumber elektron, yaitu NADH dan FAD (flavin adenin dinukleotida) dalam bentuk FADH₂. Kedua macam sumber elektron ini dibawa ke sistem transfor elektron.
   
   Proses transfos elektren ini sangat kompleks. Pada dasarnya, elektron dan H⁺ dari NADH dan FADH₂ dibawa darai satu subtrat ke substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transfor elektron antara lain protein besi-sulfur (Fe.S) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikat fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat (O₂) sebagai penerima (akseptor), sehinga terbentuk H₂O.
   
   Jadi, dari keseluruhan proses katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik, dihasilkan 38 ATP, dengan perincian sebagai berikut:
   
   Glikolisis         : 2 NADH + 2 ATP             = 8 ATP
   
   Oksidasi dari piruvat     : 2 NADH (atau 6 ATP)         = 6 ATP
   
   Siklus Krebs         : 6 NADH + 2 FADH + 2 ATP     = 24 ATP
   
                                    38 ATP
   

Kesimpulan:

Berdasarkan artikel diatas dapat beberapa poin kesimpulan diantaranya:

1. Metabolisme dibagi dalam dua katagori yaitu katabolisme dan anabolisme. Contoh katabolisme adalah proses respirasi. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi dibedakan menjadi dua macam:
   
   1. Respirasi aerobik
      
   2. Respirasi anaerobik
      
2. Pada proses respirasi aerob dibagi dalam tiga tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfor elektron.
   
3. Keseluruhan proses katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik, dihasilkan 38 ATP, dengan perincian sebagai berikut:
   
   Glikolisis         : 2 NADH + 2 ATP             = 8 ATP
   
   Oksidasi dari piruvat     : 2 NADH (atau 6 ATP)         = 6 ATP
   
   Siklus Krebs         : 6 NADH + 2 FADH + 2 ATP     = 24 ATP
   
                                    38 ATP
   

Daftar Pustaka

Syamsuri, Istamar DKK. 2007. Biologi: metabolisme. 3A. Untuk SMA kelas XII. Jakarta:

Erlangga