METABOLISME Kelompok 1

Metabolisme adalah reaksi kimia yang terjadi dalam sel untuk mengubah suatu zat menjadi zat yang lain dengan bantuan enzim..

Metabolisme terbagi kepada 2: KATABOLISME ANABOLISME

Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan energi berupa ATP yang biasa digunak4an organisme untuk beraktivitas. Katabolisme mempunyai dua fungsi, yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain, dan menyediakan energi kimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel. Reaksi yang umum terjadi adalah reaksi oksidasi. Energi yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpan dalam bentuk fosfat, terutama dalam bentuk ATP (Adenosin trifosfat) dan berenergi elektron tinggi NADH2 (Nikotilamid adenin dinukleotida H2) serta FADH2 (Flavin adenin dinukleotida H2). 

Tabel macam-macam reaksi katabolisme : Tahapan Tempat Substrat hasil Glikolisis Sitoplasma C6H12O6 2ATP, 2Asam piruvat, 2NADH Siklus krebs mitokondria Asam piruvat Glukosa Asetil CO-A Siklus asam sitrat Matriks mitokondria NADH2 + ATP Transpor elektron Membran dalam mitokondria NADH2 dan FADH2 30ATP + 4ATP + H2O+ CO2

Respirasi sel Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentuk ATP dan NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein). Jalur-jalur metabolisme respirasi sel juga terlibat dalam pencernaan makanan. Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan dalam menjalankan fungsi hidup. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan. Namun demikian, istilah respirasi mencakup proses-proses yang juga tidak tercakup pada istilah pernapasan. Respirasi terjadi pada semua tingkatan organisme hidup, mulai dari individu hingga satuan terkecil, sel. Respirasi ada 2, yaitu respirasi aerob (menggunakan oksigen) dan anaerob (tanpa oksigen).

Pada dasarnya, respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai unit penyimpan energi kimia pada organisme hidup. SET, seperti molekul gula atau asam-asam lemak, dapat dipecah dengan bantuan enzim dan beberapa molekul sederhana. Karena proses ini adalah reaksi eksoterm (melepaskan energi), energi yang dilepas ditangkap oleh ADP atau NADP membentuk ATP atau NADPH. Pada gilirannya, berbagai reaksi biokimia endotermik (memerlukan energi) dipasok kebutuhan energinya dari kedua kelompok senyawa terakhir ini.

Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan manusia memerlukan oksigen sebagai oksidatornya. Reaksi yang demikian ini disebut sebagai respirasi aerob. Namun demikian, banyak proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang disebut respirasi anaerob. Yang paling biasa dikenal orang adalah dalam proses pembuatan alkohol oleh khamir Saccharomyces cerevisiae. Berbagai bakteri anaerob menggunakan belerang (atau senyawanya) atau beberapa logam sebagai oksidator. Respirasi dilakukan pada satuan sel. Proses respirasi pada organisme eukariotik terjadi di dalam mitokondria. Berikut ini tahapan respirasi aerob.

glikolisis Glikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa membutuhkan . oksigen. Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH.

Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (bahasa Inggris: EMP pathway), yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden, Otto Meyerhof dan Jakub Karol Parnas. Selain itu juga terdapat lintasan Entner–Doudoroff yang ditemukan oleh Michael Doudoroff dan Nathan Entner terjadi hanya pada selprokariota, dan berbagai lintasan heterofermentatif dan homofermentatif. Ringkasan reaksi glikolisis pada lintasan EMP adalah sebagai berikut: Sedangkan ringkasan reaksi dari glikolisis, siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif adalah: Jalur pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari glukosa. Jalur pentose fosfat adalah adalah jalur alternative metabolism glukosa. Jalur ini berlangsung di sitosol. Enzim yang terlibat antara lain G6P, transketolase, dan transaldolase.

2) Dekarboksilasi oksidatif             Dekarboksilasi Oksidatif atau disingkat dengan DO adalah proses Perubahan Piruvat menjadi Asetilkoezim – A. Proses ini berlangsung di membran luar mitocondria sebagai fase antara sebelum Siklus Krebs ( Pra Siklus Krebs ) sehingga DO sering dimasukkan langsung dalam Siklus krebs. Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil koenzim-A, merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). Reaksi yang diaktalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga macam enzim (piruvat dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, dan dihidrolipoil dehidrogenase), lima macam koenzim (tiaminpirofosfat, asam lipoat, koenzim-A, flavin adenin dinukleotida, dan nikotinamid adenine dinukleotida) dan berlangsung dalam lima tahap reaksi.               Keseluruhan reaksi dekarboksilasi ini irreversibel, dengan ∆ G 0 = - 80 kkal per mol.  Reaksi ini merupakan jalan masuk utama karbohidrat kedalam daur Krebs. Tahap reaksi pertama dikatalis oleh piruvat dehidrogenase yang menggunakan tiamin pirofosfat sebagai koenzimnya. Dekarboksilasi piruvat menghasilkan senyawa α-hidroksietil yang terkait pada gugus cincin tiazol dari tiamin pirofosfat. 

Pada tahap reaksi kedua α-hidroksietil didehidrogenase menjadi asetil yang kemudian dipindahkan dari tiamin pirofosfat ke atom S dari koenzim yang berikutnya, yaitu asam lipoat, yang terikat pada enzim dihidrolipoil transasetilase.  Dalam hal ini gugus disulfida dari asam lipoat diubah menjadi bentuk reduksinya, gugus sulfhidril. Pada tahap reaksi ketiga, gugus asetil dipindahkan dengan perantara enzim dari gugus lipoil pada asam dihidrolipoat, kegugus tiol (sulfhidril pada koenzim-A). Kemudian asetil ko-A dibebaskan dari sistem enzim kompleks piruvat dehidrogenase. Pada tahap reaksi keempat gugus tiol pada gugus lipoil yang terikat pada dihidrolipoil transasetilase dioksidasi kembali menjadi bentuk disulfidanya dengan enzim dihidrolipoil dehidrogenase yang berikatan dengan FAD (flavin adenin dinukleotida).

Akhirnya (tahap reaksi kelima) FADH + (bentuk reduksi dari FAD) yang tetap terikat pada enzim, dioksidasi kembali oleh NAD + (nikotinamid adenin dinukleotida) manjadi FAD, sedangkan NAD + berubah menjadi NADH (bentuk reduksi dari NAD +).

3) Siklus krebs Siklus krebs merupakan tahap ketiga respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukan reaksi tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang dibentuk pada glikolisis yang meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadi di dalam mitokondria.

Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut: Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus krebs setelah bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan ko-enzim A atau Ko-A, membentuk asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini, CO2 dan NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C (asetil ko-A). Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) dan terbentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini, Ko-A dibebaskan kembali. Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2. Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asam suksinat (4C) setelah bereaksi dengan NAD+ dengan membebaskan NADH, CO2 dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik. Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi dengan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida) dan membentuk asam malat (4C) dengan membebaskan FADH2. Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksaloasetat (4C) dengan membebaskan NADH, karena asam oksalo asetat akan kembali dengan asetil ko-A seperti langkah ke 2 di atas.

4) Transpor elektron Transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria, dan berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O. ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP. Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan penting adalah NADH, FAD, dan molekul-molekul khusus, seperti Flavo protein, ko-enzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3. Elektron berenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMN (Flavine Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q, sitokrom C1, C, A, B, dan A3, lalu berikatan dengan H yang diambil dari lingkungan sekitarnya. Sampai terjadi reaksi terakhir yang membentuk H2O. Jadi hasil akhir proses ini terbentuknya 32 ATP dan H2O sebagai hasil sampingan respirasi. Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh, pada tumbuhan melalui stomata dan melalui paru-paru pada pernapasan hewan tingkat tinggi.

Transpor elektron disebut juga fosforilasi oksidatif Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme yang menggunakan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP, dan mereduksi gas oksigen menjadi air. Transpor elektron disebut juga fosforilasi oksidatif

FERMENTASI (RESPIRASI ANAEROB) Fermentasi adalah proses pembebasan energy tanpa oksigen. Ciri-ciri dari fermentasi adalah: Terjadi pada organisme yang tidak membutuhkan oksigen bebas terjadi proses glikolisis tidak terjadi penyaluran elektron ke Siklus Krebs dan Transpor Elektron. 4. energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan dengan Respirasi aerob 5. Fermentasi terdiri atas 3 macam, yaitu: Fermentasi Alkohol Fermentasi Asam Cuka (non-alkohol) Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi Alkohol             Fermentasi Alkohol merupakan proses fermentasi yang menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Ciri-ciri fermentasi alkohol: 1. terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae). 2. menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Alkohol mengakibatkan racun bagi organisme tersebut. 3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2 4. reaksi sederhananya: 2CH3COCOOH → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal

Fermentasi Asam Cuka             Fermentasi asam cuka merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob dan menghasilkan asam cuka. Ciri-ciri fermentasi asam cuka: 1. terjadi pada bakteri asam cuka 2. substratnya adalah Etanol (Alkohol) 3. dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP

Fermentasi Asam Laktat              Fermentasi Asam Laktat merupakan proses fermentasi yang menghasilkan Asam Laktat (asam susu = asam lelah). Ciri-ciri dari fermentasi asam laktat adalah: 1. Terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia 2. menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang mengakibatkan: a. napas tersengal-sengal b. pegal-pegal di sekujur tubuh 3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP 4. reaksi sederhananya: 2CH3CCOCOOH → 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal

lipolisis (katabolisme lemak) Lemak merupakan salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar  9kkal/gram. Energi hasil pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam kebutuhan energi.  Pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam system pencernaan makanan. Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar 95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak. Untuk dapat menghasilkan energi , asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi asam lemak juga melalui lintasan akhir yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus krebs. Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.

Katabolisme protein Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amina ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu: 1.   Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat 2.   Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu: 1.      Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP 2.      Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan. 3.      Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP 4.      Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin 5.      Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Our Respect thaNK`S FOR Watching

KELOMPOK 1: MUHIBBON MAULINAR ELA SAvITRI LAINA SAFITRI