Didalam setiap sel hidup terjadi proses metabolism. Salah satu proses tersbut adalah katabolisme. Katabolisme disebut pula disimilasi, karena dalam proses ini energy yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses – proses kehidupan .
Respirasi sel berlangsung didalam mitokondria melalui proses glikolisis, yakni proses pengubahan atom C6 menjadi C3. Dilanjutkan dengan proses dekarboksilasi oksidatif yang mengubah senyawa C3 menjadi senyawa C2 dan C1 (CO2). Kemudian daur krebs mengubah senyawa C2 menjadi senyawa C1(CO2¬).
Pada setiap tingkatan ini dihasilkan energy berupa ATP (adenosine Tri Phosphat) dan Hidrogen . hydrogen yang berenergi bergabung dengan akseptor hydrogen untuk dibawa ke transfer electron ; energynya dilepaskan dan hydrogen diterima oleh O2 menjadi H2O .
Didalam proses respirasi dihasilkan senyawa antara CO2 yang merupakan bahan dasarproses anabolisme. Didalam proses respirasi sel bahan bakarnya adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditukis sebagai berikut :
C6h12O6 + 6 CO2 ---------------- 6 CO2 + 6H2O + 675 kal
Dalam respirasi aerob. Gula heksosa mengalami pembongkaran dengan proses yang sangat panjang. Pertamakali glukosa sebagai bahan dasar mengalami fosfolarisasi, yaitu proses penambahan fosfat kepada molekul – molekul glukosa hingga menjadi fruktosa -1, 6 – difosfat. Pada fosforilasi , ATP dan ADP memgang peranan penting sebagai pengisi fosfat.
Adapun pengubahan fruktosa – 1 , 6 – dipospat hingga akhirnya menjadi CO2 dan H2O dapat dibagi menjadi empat tahap , yaitu glikolisis, reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif), siklus krebs, dan transfer electron.
1. GLIKOLISIS
Adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Sifat – sifat glikolisis ialah:
a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob
b. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat (ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)
c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lainnya.
Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengkonversi glukosa menjadi piruvat. Pada organisme aerob, glikolisis adalah pendahuluan jalur asam sitrat dan rantai transport electron, saat sebagian besar energi bebas glukosa dihasilkan. Sepuluh reaksi glikolisis terjadi di dalam sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi fosforilasi, isomerisasi dan fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul gukosa pad reaksi-reaksi ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6-bifosfat dipecah oleh aldolase membentuk dihidroksiaseton fosfat dan gliselaldehida 3-fosfat, yang mudah mengalami interkonversi.
Gliseraldehida 3-fosfat kemudian melalui oksidasi dan fosforilasi membentuk 1,3-bifosfatgliserat, suatu asil fosfat dengan potensi transfer fosforilyang tinggi. 3-fosfogliserat kemudian terbentuk dan ATP dihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara kedua dengan potensi transfer fosforilyang tinggi dibentuk melalui penggeseran fosforil dan dehidrasi. ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfoenol piruvat dikonversi menjadi piruvat. Terdapat keuntungan bersih 3 molekul ATP pada pembentuk 2 molekul piruvat dari satu molekul glukosa.
Akseptor electron pada oksidasi gliseraldehida 3-fosfat adalah NAD+ yang harus dihasilkan kembali agar glikolisis dapat berlangsung terus. Pada organisme aerob, NADH yang terbentuk pada glikolisis mentransfer elektronnya ke O2 melaluirantai transport electron, dan dengan demikian menghasilkan kembali NAD+. Pada keadaan aerob, NAD+ dihasilkan kembali melalui reduksi piruvat menjadi laktat. Pada sejumlah mikroorganisme, NAD+ biasanya dihasilkan kembali oleh sintesis laktat atau etanoldari piruvat. Dua proses ini merupakan contoh fermentasi.
Jalur glikolisis mempunyai peran ganda, yaitu degradasi glukosa untuk menghasilkan ATP dan memberikan unit-unit penyusun untuk sintesis komponen-komponen sel. Pada keadaan fisiologis, reaksi-reaksi glikolisis dengan mudah reversible kecuali reaksi-reaksiyang dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvatkinase. Fosfofruktokinase, elemen pengontrol terpenting pada glikolisis, dihambat oleh kadar tinggi ATP dan sitrat dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6-bifosfat. Pada hati, bifosfat ini menandakan bahwa glukosa berlimpah. Karenanya, fosfofruktokinase aktif bila diperlukan energi atau unit-unit penyusun.
Heksokinase dihambat olek glukosa 6-fosfatyang berakumulasi bila fosfofruktokinase inaktif. Piruvatkinase, situs pengontrol lainnya, secara alosetrik dihambat oleh ATP dan alanin dan diaktifkan oleh fruktosa 1,6-bifosfat. Akibatnya, piruvatkinase aktif maksimal bila muatan bifungsiyang mengontrol kadar fruktosa 2,6-bifosfat, diatur melalui fosforilasi. Kadar glukosa yang rendah dalam darah mendorong fosforilasi piruvatkinase hati, sehingga aktivitasnya menurun dan dengan demikian menurunkan pemakaian glukosa dalam hati. Setelah glikolisis terjadi reaksi antara. (dekarboksilasi oksidatif), yaitu pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan 2NADH2 yang reaksinya adalah :
2 NAD 2NADH2
2(C3H4O3) 2 (C3H3O) – KoA + 2CO2
Piruvat Asetil KoA
Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs
2. SIKLUS KREBS
Dua molekul piruvat atau laktat yang terbentuk pada akhir dari glikolisis masih mengandung banyak energi yang tersimpan. Piruvat lewat dari sitosol sel ke mitokondria. Kemudian sebuah sel memakai jalur-jalur yang ada untuk mengeluarkan energi yang masih sisa dari piruvat untuk membentuk ATP. Satu jalur kunci yang disebut siklus asam sitrat.
Sebelum siklus asam sitrat dapat berlangsung, piruvat harus melepaskan satu gugus karbon dioksida dan akhirnya membentuk asetil-CoA. Reaksi ini bersifat irreversible dan memiliki konsequensi metabolik yang penting. Pada saat asam piruvat diobah menjadi asetil-CoA, satu lagi NADH + H akan terbentuk, sehingga akan dihasilkan lagi molekul ATP. Perobahan piruvat menjadi asetil-CoA
membutuhkan vitamin B tiamin, riboflavin, niacin, dan asam pantotenat. Maka, metabolisme karbohidrat tergantung pada adanya vitamin-vitamin ini.
Siklus asam sitrat (Siklus Krebs atau Siklus TCA) adalah suatu urutan reaksi-reaksi kimia yang rapi dan bagus, digunakan oleh sel untuk mengubah karbon dari asetat menjadi karbon dioksida dan untuk menghasilkan energi.Asetil-CoA memasuki siklus, dan akhirnya reaksi-reaksi menghasilkan dua molekul karbon dioksida. Di dalamproses ini, sel menghasilkan NADH + H+ dan molekul-molekul lain yang terkait yang akhirnya digunakan membentuk banyak ATP.
Siklus asam sitrat (lihat Gambar) dimulai dengan bergabungnya asetil-CoA dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Di dalam proses ini, molekul CoA dilepaskan. Di dalam satu putaran siklus asam sitrat, molekul asam sitrat dimetaboliser menjadi molekul oksaloasetat dan dua molekul karbon dioksida dilepas. Siklus siap untuk mulai lagi.
Pada siklus krebs , pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi, sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs.
Perlu diingat bahwa tiap – tiap proses melepaskan atom hydrogen yang ditranspor ke sistem transport electron oleh molekul pembawa
.
3. TRANSPOR ELEKTRON
Pada sistem transpor electron berlangsung pengepakan energy dari glukosa menjadi ATP. Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2dan NADH diubah menjadi elektorn dan proton.
Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor electron yang terakhir , setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 ATP. Jadi total ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut: Secara tidak langsung secara Lewat sistem transport elektron langsung
Glikolisis 2 NADH2 = 6 ATP 2 ATP
Reaksi antara 2 NADH2 = 6 ATP
Siklus Krebs 6 NADH2 = 18 ATP 2 ATP
2 FADH2 = 4 ATP
------------------------------------ ------------------
Respirasi sel berlangsung didalam mitokondria melalui proses glikolisis, yakni proses pengubahan atom C6 menjadi C3. Dilanjutkan dengan proses dekarboksilasi oksidatif yang mengubah senyawa C3 menjadi senyawa C2 dan C1 (CO2). Kemudian daur krebs mengubah senyawa C2 menjadi senyawa C1(CO2¬).
Pada setiap tingkatan ini dihasilkan energy berupa ATP (adenosine Tri Phosphat) dan Hidrogen . hydrogen yang berenergi bergabung dengan akseptor hydrogen untuk dibawa ke transfer electron ; energynya dilepaskan dan hydrogen diterima oleh O2 menjadi H2O .
Didalam proses respirasi dihasilkan senyawa antara CO2 yang merupakan bahan dasarproses anabolisme. Didalam proses respirasi sel bahan bakarnya adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditukis sebagai berikut :
C6h12O6 + 6 CO2 ---------------- 6 CO2 + 6H2O + 675 kal
Dalam respirasi aerob. Gula heksosa mengalami pembongkaran dengan proses yang sangat panjang. Pertamakali glukosa sebagai bahan dasar mengalami fosfolarisasi, yaitu proses penambahan fosfat kepada molekul – molekul glukosa hingga menjadi fruktosa -1, 6 – difosfat. Pada fosforilasi , ATP dan ADP memgang peranan penting sebagai pengisi fosfat.
Adapun pengubahan fruktosa – 1 , 6 – dipospat hingga akhirnya menjadi CO2 dan H2O dapat dibagi menjadi empat tahap , yaitu glikolisis, reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif), siklus krebs, dan transfer electron.
1. GLIKOLISIS
Adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Sifat – sifat glikolisis ialah:
a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob
b. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan AdenosineTrifosfat (ATP) serta Adenosine Difosfat (ADP)
c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lainnya.
Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengkonversi glukosa menjadi piruvat. Pada organisme aerob, glikolisis adalah pendahuluan jalur asam sitrat dan rantai transport electron, saat sebagian besar energi bebas glukosa dihasilkan. Sepuluh reaksi glikolisis terjadi di dalam sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi fosforilasi, isomerisasi dan fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul gukosa pad reaksi-reaksi ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6-bifosfat dipecah oleh aldolase membentuk dihidroksiaseton fosfat dan gliselaldehida 3-fosfat, yang mudah mengalami interkonversi.
Gliseraldehida 3-fosfat kemudian melalui oksidasi dan fosforilasi membentuk 1,3-bifosfatgliserat, suatu asil fosfat dengan potensi transfer fosforilyang tinggi. 3-fosfogliserat kemudian terbentuk dan ATP dihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara kedua dengan potensi transfer fosforilyang tinggi dibentuk melalui penggeseran fosforil dan dehidrasi. ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfoenol piruvat dikonversi menjadi piruvat. Terdapat keuntungan bersih 3 molekul ATP pada pembentuk 2 molekul piruvat dari satu molekul glukosa.
Akseptor electron pada oksidasi gliseraldehida 3-fosfat adalah NAD+ yang harus dihasilkan kembali agar glikolisis dapat berlangsung terus. Pada organisme aerob, NADH yang terbentuk pada glikolisis mentransfer elektronnya ke O2 melaluirantai transport electron, dan dengan demikian menghasilkan kembali NAD+. Pada keadaan aerob, NAD+ dihasilkan kembali melalui reduksi piruvat menjadi laktat. Pada sejumlah mikroorganisme, NAD+ biasanya dihasilkan kembali oleh sintesis laktat atau etanoldari piruvat. Dua proses ini merupakan contoh fermentasi.
Jalur glikolisis mempunyai peran ganda, yaitu degradasi glukosa untuk menghasilkan ATP dan memberikan unit-unit penyusun untuk sintesis komponen-komponen sel. Pada keadaan fisiologis, reaksi-reaksi glikolisis dengan mudah reversible kecuali reaksi-reaksiyang dikatalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvatkinase. Fosfofruktokinase, elemen pengontrol terpenting pada glikolisis, dihambat oleh kadar tinggi ATP dan sitrat dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6-bifosfat. Pada hati, bifosfat ini menandakan bahwa glukosa berlimpah. Karenanya, fosfofruktokinase aktif bila diperlukan energi atau unit-unit penyusun.
Heksokinase dihambat olek glukosa 6-fosfatyang berakumulasi bila fosfofruktokinase inaktif. Piruvatkinase, situs pengontrol lainnya, secara alosetrik dihambat oleh ATP dan alanin dan diaktifkan oleh fruktosa 1,6-bifosfat. Akibatnya, piruvatkinase aktif maksimal bila muatan bifungsiyang mengontrol kadar fruktosa 2,6-bifosfat, diatur melalui fosforilasi. Kadar glukosa yang rendah dalam darah mendorong fosforilasi piruvatkinase hati, sehingga aktivitasnya menurun dan dengan demikian menurunkan pemakaian glukosa dalam hati. Setelah glikolisis terjadi reaksi antara. (dekarboksilasi oksidatif), yaitu pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan 2NADH2 yang reaksinya adalah :
2 NAD 2NADH2
2(C3H4O3) 2 (C3H3O) – KoA + 2CO2
Piruvat Asetil KoA
Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs
2. SIKLUS KREBS
Dua molekul piruvat atau laktat yang terbentuk pada akhir dari glikolisis masih mengandung banyak energi yang tersimpan. Piruvat lewat dari sitosol sel ke mitokondria. Kemudian sebuah sel memakai jalur-jalur yang ada untuk mengeluarkan energi yang masih sisa dari piruvat untuk membentuk ATP. Satu jalur kunci yang disebut siklus asam sitrat.
Sebelum siklus asam sitrat dapat berlangsung, piruvat harus melepaskan satu gugus karbon dioksida dan akhirnya membentuk asetil-CoA. Reaksi ini bersifat irreversible dan memiliki konsequensi metabolik yang penting. Pada saat asam piruvat diobah menjadi asetil-CoA, satu lagi NADH + H akan terbentuk, sehingga akan dihasilkan lagi molekul ATP. Perobahan piruvat menjadi asetil-CoA
membutuhkan vitamin B tiamin, riboflavin, niacin, dan asam pantotenat. Maka, metabolisme karbohidrat tergantung pada adanya vitamin-vitamin ini.
Siklus asam sitrat (Siklus Krebs atau Siklus TCA) adalah suatu urutan reaksi-reaksi kimia yang rapi dan bagus, digunakan oleh sel untuk mengubah karbon dari asetat menjadi karbon dioksida dan untuk menghasilkan energi.Asetil-CoA memasuki siklus, dan akhirnya reaksi-reaksi menghasilkan dua molekul karbon dioksida. Di dalamproses ini, sel menghasilkan NADH + H+ dan molekul-molekul lain yang terkait yang akhirnya digunakan membentuk banyak ATP.
Siklus asam sitrat (lihat Gambar) dimulai dengan bergabungnya asetil-CoA dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Di dalam proses ini, molekul CoA dilepaskan. Di dalam satu putaran siklus asam sitrat, molekul asam sitrat dimetaboliser menjadi molekul oksaloasetat dan dua molekul karbon dioksida dilepas. Siklus siap untuk mulai lagi.
Pada siklus krebs , pemecahan rantai karbon pada glukosa selesai, Jadi, sebagai hasil dari glikoslisis , reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul 1 karbon, selain itu juga dihasilkan 2 molekul ATP dari glikolisis dan 2 ATP lagi dari siklus krebs.
Perlu diingat bahwa tiap – tiap proses melepaskan atom hydrogen yang ditranspor ke sistem transport electron oleh molekul pembawa
.
3. TRANSPOR ELEKTRON
Pada sistem transpor electron berlangsung pengepakan energy dari glukosa menjadi ATP. Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2dan NADH diubah menjadi elektorn dan proton.
Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor electron yang terakhir , setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 ATP. Jadi total ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut: Secara tidak langsung secara Lewat sistem transport elektron langsung
Glikolisis 2 NADH2 = 6 ATP 2 ATP
Reaksi antara 2 NADH2 = 6 ATP
Siklus Krebs 6 NADH2 = 18 ATP 2 ATP
2 FADH2 = 4 ATP
------------------------------------ ------------------
Tidak ada komentar:
Posting Komentar