KATABOLISME

DANIK MARGOWATI,S.Pd

Katabolisme merupakan proses penguraian

atau pembongkaran senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Proses ini disebut juga desimilasi. Katabolisme bersifat eksoterm (menghasilkan energi). Salah satu contoh katabolisme adalah respirasi sel.

4 Tahap respirasi sel

• Glikolisis• Dekarboksilasi Oksidatif• Siklus Krebs (TCA Cycle)• Sistem sitokhrom

Biosmart.tk BIOLOGI CERIA the next moslem scientist......

Respirasi sel

SMAIT NUR HIDAYAHKARTASURA

Glikolisis Glikolisis (Glycolysis = Glucose + Lysis) adalah proses pemecahan molekul Glucose (C6H12O6) menjadi 2 molekul Asam Piruvat (CH3COCOOH) dengan masing-masing 3 rantai carbon (C) yang terjadi di sitoplasma (cytoplasm). Glikolisis merupakan tahap awal dari Respirasi Sel (Cellular Respiration) dan menghasilkan 4 ATP dan 2 NADH.Pada fase awal dibutuhkan 2 ATP untuk mengubah molekul Glucose (C6H12O6) menjadiFructose 1,6-bisphosphate dan dengan bantuan enzim Aldolase molekul Fructose 1,6-bisphosphate dipecah menjadi 2 molekul PGAL atau Glyceraldehyde 3-phosphate. 2 Molekul Glyceraldehyde 3-phosphate inilah yang nantinya akan diubah menjadi 2 molekul Pyruvic Acid atau Asam Piruvat (CH3COCOOH).

SMAIT NUR HIDAYAHKARTASURA

Glikolisis

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

Fermentasi Anaerob Fermentasi anaerob berlangsung di dalam sitosol sitoplasma, dan hanya terjadi apabila tidak ada oksigen.  Asam piruvat hasil dari glikolisis dipecah menjadi etanol

(senyawa dengan 2 atom C) dan CO2 ; pemecahan ini

terjadi untuk setiap asam piruvat yang dihasilkan dari reaksi glikolisis. ATP dihasilkan dari setiap pemecahan ikatan karbon-karbon. Meskipun demikian, masih tersisa satu ikatan karbon-karbon dalam ethanol yang tidak dipecah, sehingga fermentasi anaerob menghasilkan respirasi yang tidak lengkap dari sebuahmolekul glukosa.   Reaksi ini menghasilkan energi yang hanya cukup untuk kehidupan mikroorganisme; sedangkan tanaman tingkat tinggi dan hewan akan mati apabila melakukan respirasi anaerob dalam waktu yang lama.

SMAIT NUR HIDAYAHTHE NEXT SCIENTIST

Glikolisis

Glucose (6C)

2 Pyruvate (3C)

Ethanol LactateTCA Cycle

CO2

+O2

-O2 -O2

Asam piruvat yang  terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot. Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi. CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + 2ATP(asam piruvat)                           (asam laktat)

Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol. Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.CH3.CO.COOH —–> CH3.CHO + NADH —–> C2H50H + NAD + 2 ATP(asam piruvat)           (asetaldehid)                             (etanol)

DEKARBOKSILASI OKSIDATIF

Setelah glikolisis, pada proses repirasi sel (cellular respiration), ada dua kemungkinan yang akan terjadi. Kemungkinan yang pertama, bila TIDAK tersedia oksigen (O2) hasil dari glikolisis yang berupa Asam Piruvat (CH3COCOOH) akan mengalami yang namanya fermentasi. Kemungkinan yang kedua, bila tersedia oksigen (O2) maka Piruvat akan  diubah menjadi Acetyl-CoA melalui proses yang disebut dekarboksilasi oksidatif (oxidative decarboxylation of pyruvate).Pada dekarboksilasi oksidatif, piruvat dioksidasi menjadi Acetyl-CoA oleh pyruvate dehydrogenase complex (PDC), melepaskan NADH dan CO2

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

DEKARBOKSILASI OKSIDATIF

SMA ISLAM TERPADUKARTASURA

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

Siklus Krebs (TCA Cycle)

Siklus Krebs terjadi apabila ada oksigen dan berlangsung di dalam matriks mitokondria.   Asam piruvat dari reaksi glikolisis

kehilangan CO2 , kemudian bereaksi dengan senyawa dengan

4-karbon (asam oksalo asetat) membentuk senyawa dengan 6-karbon (asam sitrat).  Asam sitrat mengalami pemecahan menjadi senyawa asam dengan 5-karbon , kemudian menjadi senyawa asam dengan 4-karbon , megalami pemecahan

ikatan karbon-karbon , melepaskan CO2 dan menhasilkan

energi metabolik (ATP, NADH dan FADH2) untuk setiap pemecahan.  Senyawa asam dengan 4-karbon acid dibentuk kembali, dan siklus berlansung kembali.  Siklus berjalan 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa (satu siklus untuk setiap 1 molelul asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis).

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

Sistem Sitokrom / transfer elektronBentuk energi metabolik yang paling berguna bagi tanaman adalah ATP. Berbagai macam energi metabolik yang dihasilkan melalui Glikolisis dan siklus Krebs bergerak menuju membran dalam mitokondria.  Di dalam membran mitokondria berlangsung rantai transpor elektron yang disebut sistem sitokrom, yang sangat mirip dengan rantai transpor elektron pada Fotosintesis.   Senyawa energi metabolik (NADH and FADH2) menyumbangkan elektronnya pada “electron transport carriers” dalam rantai transpor elektron, dihasilkan gradien energi, dan enzim penghasil ATP (ATPase) .  Oksigen berperan sebagai penangkap(akseptor) elektron terakhir dan bereaksi dengan ion H+ untuk menghasilkan air.

(Sistem Sitokrom)

NADH dan FADH2

e-

e-

4e- + 4H+ + O2 2H2Ocyt. oxidase

H+

H+

ATP

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

Secara Keseluruhan Sekarang tanaman telah mengkonversi seluruh energi yang tersimpan dalam ikatan karbon-karbon dari glukosa kembali menjadi berbagai senyawa energi metabolik yang diperlukan untuk metabolisme. Tanaman dapat

menggunaan NADH atau FADH2 baik secara langsung atau

diubah dahulu menjadi ATP untuk keperluan metabolisme.  Ingat, bentuk energi metabolik ini tidak mudah untuk disimpan atau di angkut, sehingga respirasi harus berlangsung di setiap sel dan harus berlangsung pada saat yang tepat yaitu pada saat energi metabolik diperlukan.

SMAIT NUR HIDAYAH KARTASURA

4 Tahap Respirasi• Glikolisis

– Dalam sitoplasma– Ada atau tidak ada oksigen– memecah glukosa (6C) menjadi 2 asam piruvat (3C)

• Dekarboksilasi oksidatif (reaksi antara) - mengubah asam piruvat menjadi asetil Co Enzim A• Siklus Krebs (TCA Cycle)

– Matriks mitokondria– Hanya apabila ada oksigen

– Mengubah as.piruvat via asetil KoA menjadi CO2; menghasilkan NADH dan FADH2

• Sistem Sitokrom / transfer elektron– Membran mitokondria = krista

– mentransfer elektron dari NADH dan FADH2 untuk mereduksi O2 menjadi H2O dan menghasilkan ATP

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA

Respirasi

MUHAMMADIYAHUNIVERSITY OF YOGYAKARTA