Metabolisme

Loading...



Metabolisme berasal dari kata metabole (Yunani) yang berarti berubah. Keseluruhan proses kimiawi suatu organisme di sebut metabolisme. Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada sel hidup. Pada metabolisem sel, bahan dan energi di peroleh dari lingkungan sel, yang berupa cairan. Contoh lingkungan sel misalnya cairan interstitium yang berasal dari darah. Sel-sel badan kita mengambang dalam cairan ini. Sedangkan pada sel-sel hidup yang langsung berhubungan dengan dunia luar, seperti pada sel epitel yang melapisi saluran pernafasan daan kornea mata, terdapat sel-sel kelenjar yang menjaga agar sel tetap basah.
Cairan yang mengelilingi sel di sebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri dari :
1.      Gas, terutama O2 dan CO2
2.      Ion organic (terutama Na+, Cl-, K+, Ca2+, HCO3-, PO43-)
3.      Zat organik, yaitu makanan dan vitamin
4.      Hormon
 Mekanisme pertukaran zat dalam sel dengan cairan ekstrasel berlangsung melalui 5 cara, yaitu : difusi, osmosis, transport ktif, endositosis, eksositosis. Bahan yang terdapat dalam cairan sel dapat digunakan sebagai bahan baku gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino yang kemudian di susun menjadi makromolekul sel seperti olisakarida, lipid, dan protein asam nukleat.
Metabolisme digolongkan menjadi Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah proses penyusunan senyawa kimia dalam tubuh. Sedangkan katabolisme adalah proses proses pembongkaran senyawa kimia dalam tubuh. Kedua macam metabolisme ini terjadi secara terus-menerus dan satu sama lain bergantung dengan secara rumit. Perubahan-perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dpat di percepat dengan suatu zat yang di sebut Enzim.

A.  Enzim

Beberapa reaksi kimia dalam tubuh terjadi dengan sangat cepat.  Proses itu terjadi dengan cepat karena adanya zat yang di sebut Enzim atau fermen.
Enzim adalah Biokatalisator, yang artinya dapat mempercepat reaksi –reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Menurut Kuhne, seroang ahli yang banyak melakukan penyelidikan tentang fermentasi pada tahun 1878, enzim berasal dari kata in dan zyme yang berarti sesuatu di dalam ragi. Berdasarkan penelitian selanjutnya, diperoleh kesimpulan bahwa enzim adalah suatu protein molekul besar yang bobot molekulnya ribuan. Sebagai contoh, enzim katalase memiliki bobot molekul 438.000.

1. Susunan Enzim

Secara kimia, enzim yang lengkap (holoenzim) tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein dan bagian yang bukan protein.
a.    Bagian protein di sebut apoenzim. Bagian protein bersifat labil (mudah berubah), misalnya terpengaruh oleh suhu dan keasaman.
b.   Bagian yang bukan protein disebut gugus prostetik, yaitu gugusan yang aktif. Gugus prostetik berasal dari molekul anorganik disebut kofaktor misalnya besi, tembaga, seng. Gugus protestik yang terdiri dari senyawa organic kompleks di sebut koenzim misalnya NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B.

2. Ciri-ciri Enzim

Ciri-ciri enzim adalah di perlukan dalam jumah sedikit, dapat bekerja secara bolak-balik , merupakan suatu protein yang bekerja secara khusus, dapat digunakan berulang kali, rusak oleh panas, dan sensitif terhadap kondisi lingkungan.
a.    Protein
Enzim adalah suatu protein. Dengan demikian sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu menggumpal pada suhu tinggi dan terpengaruh oleh pH.
b.   Bekerja secara khusus
Enzim bekerja secara khusus, artinya enzim tertentu hanya dapat mempengaruhi reaksi tertentu, tidak dapat mempengaruhi reaksi lainnya.
c.    Dapat digunanakan berulang kali
Enzim dapat di gunakan berulang kali karena enzim tidak dapat berubah pada saat terjadi rekasi. Akan tetapi kadang molekul enzim dapat rusak dan harus di ganti.
d.   Rusak oleh panas
Enzim rusak oleh panas karena enzim adalah suatu protein. Rusaknya enzim oleh panas di sebut denaturasi. Kebanyak nenzim rusak pada suhu diatas 50’C. jika telah rusak, enzim tidak dapat berfungsi lagi walaupun pada suhu normal.
e.    Di perlukan dalam jumlah sedikit
Oleh karena enzim berfungsi sebagai pemercepat reaksi sedangkan dia sendiri tidak ikut bereaksi, maka jumlahnya tidak perlu banyak. Satu molekul enzim dapat bekerja berkali-kali, selama enzim itu sendiri tidak rusak.
f.    Dapat bekerja bolak-balik
Umumnya, enzim dapat bekerja secara bolak-bali. Artinya, suatu enzim dapat bekerja menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain, dan sebaliknya dapat pula menyususn senyawa-senyawa itu menjadi senyawa semula. Zat (substrat) A diuraikan menjadi zat B dan zat C, sebaliknya zat C dapat di rekasikan dengan zat B membentuk zat A.
g.    Bekerjanya di pengaruhi oleh lingkungan, yaitu suhu, pH, hasil akhir dan zat penghambat.
~  Suhu : Enzim bekerja secara optimal pada suhu 30’C atau pada suhu tubuh dan akan rusak pada suhu tinggi. Biasanya enzim bersifat nonaktif pada suhu rendah (0’C atau di bawahnya), tetapi tidak rusak. Jika suhuhnya kembali normal maka enzim kemabli beerja. Sementara paa suhu tinggi, enzim rusak dan tidak dapat berfungsi lagi.
~  pH  : Enzim bekerja secara optimal pada pH netral. Pada kondisi asam atau basa, kerja enzim terhambat.
~  Hasil akhir  : kerja enzim dipengaruhi oleh hasil akhir. Hasil akhir yang menumpuk menyebakan enzim sulit “bertemu”dengan substrat. Semakin menumpuk hasil akhir, semakin lambat kerja enzim.
~  Zat Penghambat: selain hasil akhir, terdapat zat lain yang dapat menghambat kerja enzim. Zat tersebut di sebut zat pengahambat (Inhibitor). Zat tersebut memiliki struktur seperti enzim yang dapat masuk ke substrat, atau ada yang memiliki struktur seperti substrat sehingga enzim “salah masuk” ke penghambat tersebut. Hal ini dapat di jelaskan sebagai berikut : semisal enzim itu anak kunci, terdapat zat penghambat (inhibitor) yang :
1.   Strukturnya mirip anak kunci (enzim) sehingga zat penghambat itu dapat masuk ke dalam gembok (substrat);
2.   Bentuknya mirip gembok (susbtrat), sehingga enzimsebgai anak kunci “keliru masuk” ke gembok palsu.

3. Penamaan Enzim
Enzim di beri nama sesuai dengan substratnya, dan di beri akhiran ase.
a.    Enzim selulase adaah enzim yang dapat menguraikan selulosa.
b.   Enzim lipase  menguarikan lipid atau lemak.
c.     Enzim protease  menguraikan protein
d.   Enzim karbohidrase menguraikan karbohidrat
Karbohidrase merupakan suatu kelompok enzim . enzim yang temasuk karbohidrase adalah amylase yang menguraikan amilum (tepung) manjadi maltose dan maltase  yang menguraikan maltose menjadi glukosa.
Ada 2 tata cara penamaan enzim, yaitu secara sistematik (didasarkan atas reaksi yang terjadi), dan trivial (nama singkat).
Contoh :  ATP  +  glukosa = ADP  +  glukosa 6-fosfat
               Nama sistematik : Glukosa 6-fosfat
               Nama trivial :  Heksokinase
Adapula nama enzim yang tidak berakhiran ase, misalnya enzim pepsin, tripsin, ptyalin, dan erepsin.
Berdasarkan peristiwa yang terjadi di dalam suatu reaksi, maka enzim dapat di golongkan menjadi 2 golongan, yaitu :
a.    Golongan hidrolase, yaitu enzim yang dengan penambahan air atau dengan adanya airdapat mengubah suatu substrat menjadi hasil akhir, misalnya karboksilase, protease, dan lipase.
b.   Golongan desmolase, yaitu enzim yang dapat memecahkan ikatan C – C atau C – N. contohnya enzim-enzim peroksidase, dehidroginase, katalase, karboksilase, dan transaminase.


4. Cara kerja Enzim

Moleku selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul susbtrat menumbuk molekul enzim yang tepat, maka akan menempel pada enzim. Temple menempelnya molekul substrat pada enzim di sebut sisi aktif. Kemudian terjadi reaksi dan terbentuk molekul produk. Ada 2 teori mengenai kerja nezim, yaitu teori gembok-anak kunci­  dan induced fit (cocok terindusi).

a.    Teori gembok-anak kunci
Sisi aktif enzim memiliki bentuk tertentu yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja. Susbtrat sesuai dengan sisi aktif. Seperti gembok cocok dengan anak kuncinya. Hal ini menyebaban enzim bekerja secara spesifik. Jika nezim mengalami denaturasi (kerusakan) karena panas, bentuk sisi aktif berubah sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang sama.

 
b.   Teori induced fit (teori induksi pas)
Menurut teori ini, sisi aktif enzim  lebih fleksibel dalam menyesuaikan strutur substrat. Ikatan antara enzim dan substrat dapat berubah menyesuaikan dengan substrat.

5. Inhibitor
Inhibitor adalah zat yang dapat menghambat kerja enzim. Inhibitor ada yang bersifat reversible dan ada yang bersiaft irreversible. Inhibitor reversible di bedakan mejadi inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif.

a.    Inhibitor Kompetitif
Inhibitor kompetitif menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Penghambatan ini bersifat reversible (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah susbtrat.
Inhibitor kompetitif biasanya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat.

b.   Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor nonkompetitif biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan susbtrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya, antibiotic penisilin menghambat kerja enzim penyusun dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversible tetapi tidak dpat dihilangkan dengan menambahkan konsentrasi substrat.
c.    Inhibitor Irreversibel
Inhibitor ini berikatan dengan sisi aktif enzim secara kuat sehingga tidak dapat terlepas. Enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat kembali seperti semula (irreversibel). Conthnya, diisopropilfluorofosfat yang menghambat kerja enzim asetilkolin-enterase.

B.  Katabolisme karbohidrat

Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber.
Di dalam setiap sel hidup terjadi proses metabolism,salah satunya adalah katabolisme. Katabolisme disebut pula desimilasi , karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibonkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan. Proses katablisme karbohidrat dalam sel hidup disebut respirasi sel. Respirasi sel menyangkut proses enzimatis di dalam sel, imana molekul karbohidrat, asam lemak,dan asam amino diuraikan menjadi karbon dioksida dan air dengan konvesi energi biologis yang sangat bermanfaat.
Dalam proses respirasi sel, yang menjadi bahan bakan adalah gula heksosa pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut :

1. Tahapan Respirasi Sel
Pengubahan glukosa menjadi CO2 dan H2O dpat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, rekasi antara (dekarboksilasi oksidatif/oksidasi piruvat), silus krebs, dan transport electron.

a. Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi perubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP/ sifat-sifat glikolsis adalah :
1).   dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob
2). dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis, ATP (adenosine tripospat), dan ADP (adenosine diposphat)
3).   ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu kemolekul yang lain.

Glikolisis berlangsung di dalam protoplasma. Prosesnya adalah sebagai berikut :
1).   Fosflirasi glukosa oleh ATP. Penambahan satu fosfat oleh ATP terhadap glukosa menghasilkan glukosa 6-fosfat, dan ATP berubah menjadi ADP. Peristiwa ini disebut fosforilasi yang berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase dan ion Mg 2+.
2-3). Penyusunan kembali, diikuti dengan fosforilasi kedua. Hasil akhir dari fosforilasi berua fruktosa 1,6-bifosfat. Dari sinilah dimulai glikolisis.
4-5). Glikolisis dimulai dari perubahan fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 buah atom C  menjadi gliseraldehida3-fosfat. Pembongkaran ini dibantu dengan enzim aldolase.
6).     Oksidasi yang diikuti dengan fosforilasi, menghasilkan dua molekul NADH dan dua molekul BPG, yang masing-masing memiliki satu ikatan berenergi tinggi. 1,3-bifosfogliserldehida diubah menjadi asam 1,3 bifosfogliserat dengan bantuan enzim dehidrogenase dan penambahan H2.
7).    Pelepas fosfat berenergi tinggi oleh dua molekul ADP dan dua molekul 3-fosfogliserat. Dengan bantuan enzim fosfogliserokinas dan ion Mg2+, asam 1,3-bifosfogliserat (BPG) berubah menjadi asam 3-fosfoenolgliserat (3PG) karena kehilangan satu fosfat.
8-9). Pelepasan air menghasilkan dua molekul fosfoenol piruvat yang masing-masing memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi. Asam 3-fosfogliserat (3PG) diubah menjadi asam 2-fosfoenol gliserat oleh enzim fosfogliseromutase. Kemudian enzim enolase dan ion Mg2+ mengubah asam 2-fosfoenolgliserat (2PG) menjadi fosfoenolpiruvat (PEP)
10).   Pelepasan fosfna berenegi tinggi oleh 2 mlekul ADP menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul piruvat. Proses ini dibantu oleh enzim piruvatinase, ion Mg2+, dan K+.

b. Reaksi antara/Oksidasi Piruvat

Glikolisis menghasilkan asam piruat. Asam piruvat ini akan dioksidasidan menghilangkan 1 dari 3 karbon pada asam piruvat (arbon hilang alam bentuk CO2). Rekasi ini menghasilkan fragmen berkarbn 2 yang disebut elompok asetil dan mengubah NAD+ menjadi NADH. Rekasinya kompleks, melibatkan 3 tahap reaksi antara. Diakhir rekasi, kelompok asetil (fragmen berkarbon 2) bergabung dengan kofaktor kenzim A (KoA)sehingga membentuk senyaa asetil-KoA. Reaksinya sebagai berikut :
                 2NAD+             2 NADH+ 2H+
2C3H4O3 + 2KoA     →    2C3 H3O – KoA + 2CO2                          .
2 piruvat + 2KoA     →    2 asetil  –  KoA + karbon dioksida

 
                  



Reaksi ini menghasilkan molekul NADH yang akan digunakan untuk mnghasilkan ATP. Al yang lebih penting dari penguraian NAD+ menjadi NADH adalah dihasilkannya asetil-KoA.
Pengubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil-KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus Krebs.

c. Siklus Krebs

Siklus rebs berlansung di matriks mitokondria. Fragmen berkarbon dua asetil-KoA memasuki siklus, dan dua molekul CO2 serta 8 elektron dilepaskan dalam siklus tersbut. Iklus Krebs terdiri dari 9 rangkaian rekasi sebagai berikut :
Reaksi 1 : Kondensasi
Gugus berkarbn 2, asetil-KoA, bergabung dengan molekul berkarbon 4, oksaloasetat, membentuk molekul berkarbon 6, yaitu sitrat. Reaksi ini tidak dapat balik (irreversible).
Reaksi 2 dan 3 : Isomerasi
Supaya rekasi oksidasi dapat berlangsung, gugus hidroksil (-OH) pada sitrat harus diatur kembali. Ini terjadi melalui dua tahap, pertama, molekul air dibuang dari satu karbon. Kemudian, air ditambahkan ke karbon yang berbeda. Hasilnya, gugus –H dan –OH bertukar posisi. Produknya adalah isomer sitrat yang disebut isositrat.
Reaksi 4 : Oksidasi Pertama
Isositrat mengalami reaksi dekarboksilasi oksidatif. Mula-mula, isositrat dioksidasi, menghasilkan sepasang electron, dan mengubah NAD+ menjadi NADH. Kemudin terjadi dekarboksilasi.atom karbon membelah membentuk CO2, menghasilkan molekul berkarbon 5, yaitu a-ketoglutarat
Reaksi 5 : Oksidasi Kedua
a-ketoglutarat didekarboksilasi oleh kompleks multienzimyang mirip dengan piruvat dehidrogenase. Setelah CO2 terbuang, yang tersisa adalah gugus suksinil yang bergabung dengan koenzim A membentuk suksinil-KoA. Dalam proses tersebut, terjadi reduksi NAD+ menjadi NADH dan dihasilkan dua elektron.
Reaksi 6 : Fosfolirasi
Ikatan antara gugus berkarbon 4 suksinil dan KoA adalah ikatan berenergi tinggi. Melalui rekasi yang mirip dengan yang terjadi pada glikolisis, ikatan ini memisah. Energi yang dilepaskan memicu fosfolirasi guaosin difosfat (GDP) menjadi guanosin trifosfat(GTP). GTP siap diubah menjadi ATP. Frgamen berkarbon  yang dibentuk di sebut suksinat.
Reaksi 7 : Oksidasi Ketiga
Suksinat dioksidasi menjadi fumarat. Yang berperan sebegai penerima electron adalah flavin adenin dinukleotida (FAD). FAD merupakan bagian dari membran dalam mitokondria. FAD melepaskan elektron dan menjadi FADH2.
Reaksi 8 dan 9 : Pembentukan kembali Oksaloasetat.
Ada dua rekasi terkahir, molekul air ditambahkan pada fumarat untuk membentuk malat. Malat kemudian teroksidasi menghasilkan oksaloasetat berkarbon empat dan dua electron sehingga NAD+ berubah menjadi NADH. Oksaloasetat dapat bergabung dengan gugus asetil berkarbon dua, asetil-KoA, dan siklus kembali berulang (Raven at al.2005).
Produk Siklus Krebs
Siklus Krebs menghasilkan 2 molekul ATP per moekul glukosa, sama dengan yang dihasilkna oleh glikolisis. Siklus krebs juga banyak menghasilkan banyak electron yang dapat diberikat ke rantai transport elektron untuk menyintesis lebih banyak ATP.

d. Transpor Elektron

Pada sistem tranpor elektron, berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi ATP. Rekasi ini terjadi didalam membrane dalam mitokondria. Hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2 dan NADH, diubah menjadi electron dan proton. Sebagai pembawa electron adalah sejensi prtein dan gugus yang dapat berikatan dengan protein. Golongan ini mencakup NAD, FAD (yang terikat dengan NADH dehidroginase), ubikuinon, dan protein sitokrom.
Pada sistem electron ini, oksigen adalah akseptor elektron terakhir. Setelah menerima electron, O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O.
ATP yang dhiasilkan dari respirasi seluler adalah 38 ATP. Perinciannya adalah sebagai berikut :

Glikolisis                     :  2NADH = 6 ATP      2ATP
Oksidasi Piruvat           :  2NADH = 6 ATP          -
Siklus Krebs                :  6 NADH = 18 ATP   2ATP
                                    .  2 FADH2 =  4  ATP. .  -    .
                                        Jumlah  = 34 ATP    4 ATP
Pada sel eukariot,  glikolisis berlangsung di dalam sitoplasma, sedangkan siklus krebs berlangsung di mitokondria. Oleh karena itu, sel harus mentranspor dua molekul NADH yang dihasilkan pada glikolisis menyebrangi membrane mitokondria. Untuk transport satu molekul NADH melewati membrane mitokondria diperlukan 1 ATP sehingga untuk 2 molekul NADH diperlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah ATP yang dihasilkan dari glikolisis berkurang dua. Dengan ATP murni = 38 – 2 = 36 ATP (Raven et al.2005)
2. Respirasi aerob dan anaerob

Respirasi aerob adalah suatu proses pernafasan yang membutuhkan oksigen bebas dari udara. Pada umumnya, jika konsentrasi dalam udara menyimpang sedikit dari 20%, pengaruhnya terhadap respirasi tidak tampak. Hal ini tergantung juga dari jenis mahluk hidupnya. Ada beberapa jenis tumbuhan yang kegiatan respirasinya menurun apabila konsentrasi oksigen di udara berada di bawah normal, misalnya bayam, ortel, dan beberapa tumbuhan lainna.
Apabila konsentrasi dalam udara rendah sekali atau bahkan sama sekali tidak ada, bukan berarti kegiatan respirasi terhenti. Respiasi masih berlangsung secara anaerob. Respirasi anaerob disebut juga  fermentasi atau respirasi intramolekul. Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu mendaptkan energi. Hanya saja, energi yang dihasilkan dalam respirasi anaerob jauh lebih sedikit daripad respirasi aerob. Pada respirasi anaerob, hanya adala fase pertama, yaitu asam piruvat diubah menjadi alkohol. Berikut rekasinya :

Respirasi aerob                        : C6H12O6 + O2 → 6CO2 + 6H2O + 675 kal + 38 ATP
Respirasi anaerob        : C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 21 kal + 2 ATP

Pernafasan aerob dapat berlangsung di udara bebas, tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang tersedia di udara. Fermentasi di sebut pula sebagai peragian alkohol atau alkoholisasi.
Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil glikolisis merupakan substrat.

a. Asam Piruvat dalam Respirasi Aerob

Pembongkaran secara sempurna terjadi pada oksidasi asma priuvat dalam respirasi aerob. Dari proses ini, dihasilkan CO2 dan H2O serta energi yang lebih banyak (yaitu 38 ATP) dari pada jika oksidasi terjadi secara anaerob. Seorang ahli biokimia inggris telah melakukan penyelidikan proses ini dan menunjukkannya dalam suatu ihtisar yang dikenal sebagai sikus (daur) Krebs atau siklus asam trikarboksilat.

b. Asam Piruvat dalam Respirasi Anaerob

Asam piruvat dalam respirasi anaerob (intramolekul) dapat mengalami perubahan menjadi etanol ataupun asam susu (asam laktat).

Dari skema diatas, terlihat bahwa enzim dehidrogenase menjalankan dua fungsi sekaligus, yakni mengambil hydrogen dari zat satu serta menambahkan hydrogen ke zat lain. Zat yang memberikan hydrogen disebut donor dan zat yang menerima hydrogen disebut akseptor.
Respirasi aerob melibatkan oksigen sebagai penerima hydrogen. Hydrogen yang dibebaskan dalam proses oksidasi harus bergabung dengan oksigen membentuk H2O. pada respirasi anaerob, hydrogen bergabung dengan produk antara (asam piruvat atau asetaldehida) membentuk asam susu (asam laktat) atau alkohol.

Tabel Perbedaan antara Fermentasi Alkohol dan Fermentasi Cuka
Faktor Pembeda
Fermentasi alkohol
Fermentasi cuka
Keperluan
Tanpa bebas
Memerlukan bebas
Mikroorganisme
Saccharomyces
Bakteri asam cuka
Bahan dasar
C6H12O6 (gula)
C2H5OH (alkohol)
Hasil
Alkohol dan CO2
Asam cuka dan H2O
Reaksi kimia
C6H12O6 → 2 C2H5OOH + 2 CO2 + 28 K
C2H5OH + O2 → 2CH3COOH +H2O+ 15K



Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 → 6CO2 + 6H2O + 688KKal.
(glukosa)

Contoh Fermentasi :C6H1206 → 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.
(glukosa)               (etanol)

Fermentasi

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.
Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.
A. Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 → 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim

Prosesnya :

1. Glukosa → asam piruvat (proses Glikolisis).
enzim
C6H12O6 → 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 → 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvat
dehidrogenasa

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

B. Fermentasi Alkohol
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat ———————————————> asetaldehid + CO2.
piruvat dekarboksilase (CH3CHO)
3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.
alkohol dehidrogenase
enzim
Ringkasan reaksi :


C. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.
Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
Reaksi:

C.  Anabolisme karbohidrat
Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis

1. Fotosintesis


Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).
Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.
Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.
Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz

2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.
Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :
1. Gen : Bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil.
2. Cahaya : Beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe : Merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air : Bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.
Pada tahun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

Perbandingan Fotosintesis dan Kemosintesis
Faktor Pembanding
Fotosintesis
Kemosintesis
Bahan dasar
CO2 & H2O
CO2 & H2O
Sumber energi
Sinar matahari
Zat-zat kimia
Pelaku
Tumbuhan berklorofil
Tumbuhan tak berklorofil, misalnya bakteri
Hasil
Karbohidrat/glukosa
Glukosa

3. Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).
Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi

Nitrosococcus
4. Jalur C3,C4, dan jalur CAM
Tumbuhan C3, C4, dan tumbuhan CAM dibedakan pada reaksi pengikatan CO2 dari udara. Ketiga tipe tumbuhan ini semuanya mengalami rekasi reduksi yang berlangsung mengikuti siklus Calvin-Benzon pada tumbuhan C3, yang disebut jalur C3.
a. Jalur C3 (Daur Calvin-Benson )
pada tumbuhan C3, hasil rekasi pengikatan CO2 atau hasil awal fotosintesis adalah berupa senyawa organic dengan 3 atom C (karbon), yaitu APG (asam fosfogliserat), sehingga disebut jalur C3 atau daur Calvin-Benson atau siklus Calvin. Sebagai pengikatan CO2 adalah RuDP (ribulosa difosfat). Tumbuhan umumnya memiliki fotosintesis jalur C3.
b. Jalur C4 (Jalur Hatch-Slack)
Pada tumbuhan C4 (misalnya sorgum dan jagung), hasil aal fotosintesis adalah berupa senyawa organic dengan  atom C, yaitu asam oksaloasetat (AOA); sebagai pengikat  CO2 adalah fosfoenolpiruvat (PEP). Umbuhan tersebut telah mengalami jalur 4 karbon atau jalur Hatch-Slack).
Tempat pengikatan CO2 udara terjadi di dalam sel-sel mesofil, sedangkan reaksi reduksi terjadi di ikatan pembuluh.
c. Jalur CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
Tumbuhan CAM kebanyakan hidup di daerah kering atau epifit. Dagingnya berdaging atau sekulen. Contoh tumbuhan CAM adalah Crassulaceae, Agavaceae, Portulacaceae, Orchidaceae, dan Cactaceae.
Pada tumbuhan CAM, hasil awal fotosintesis dan senyawa pengikat CO2 sama seperti pada tumbuhan C4, yaitu AOA dan PEP, tetapi semua rekasi fotosintesis terjadi di dalam sel-sel mesofil seperti pada tumbuhan C3. Stomata tumbuhan CAM menutup pada siang hari sehingga pengikatan CO2 dilakukan pada malam hari. Rekasi reduksi mengikuti jalur C berlangsung siang hari.

5. Jalur C2 (Jalur Glikolat)
Jalur C2 adalah peristiwa pembebasan CO2 pada tumbuhan hijau, yang terjadi di saat intensitas cahay matahari relatif tinggi. Jadi, jalur C2 bukan pengikatan CO2 seperti jalur C3, C4 dan CAM. Jalur C2 disebut fotorespirasi, ditemukan oleh J.P. Decker, pakar fisiologi tumbuhan dari Amerika Serikat. Oleh Tolbert dari Michigan State University, jalur C2 (fotorespirasi) dinamakan jalur glikolat.

6. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.
4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.
4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
                          protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis Protein

Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.
Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.
 
D.  Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

                    Anabolisme/fotosintesis      katabolisme/respirasi
Matahari
                 Kloroplas            glukosa dan glikogen
Karbon diosida dan air                         mitokondria ATP untuk aktivitas
~   Gerak
~   Tansport aktif
~   Pertumbuhan
~   Reproduksi
~   dll
Anabolisme =            
Katabolisme =


Rekasi pada katabolisme adalah rekasi penguraian yang memecah molekul dan cenderung melepaskan energy. Rekasi pada anabolisme cenderung memerlukan energy. Bisa di katakana bahwa katabolisme memicu anabolisme karena katabolisme menyebabakan sintesis ATP yang di gunakan untuk anabolisme. Secara garis besar, keterkaitan proses  anabolisme dan katabolisme karbohidrat dapat dijelaskaan pada kolom berikut :


















Di dalam kloroplas, energi dari sinar matahari dismpan lalu diubah menjadi molekul glukosa. Di dalam mitokondria, energi yang telah diubah menjadi glukosa dibongkar kembali untuk digunkan bagi keperluan proses-proses di dalam sel. Oksigen yang dihasilkan dalam kloroplas dapat digunakan mitoondria selama proses pembongkaran glukosa. Sejalan dengan itu, karbon diosida dan air yang diproduksi dalam mitokondria dapat digunakan oleh kloroplas sebagai bahan dasar fotosintesis.
Dalam proses respirasi di hasilkan senyawa anatara sebagai bahan dasar proses anabolisme, misalnya asam aksaloasetat dan PGAL (fosfogliseraldehida) oleh jenis tumbuhan C4. Senyawa asam oksaloasetat akan di pecah secara enzimatik dan menghasilkan CO2 yang kemudian masuk ke daur Calvin-Bensom (hal ini telah di bahas pada rekasi fotosintesis). PGAL juga merupakan hasil utama fotosintesis. Dalam siklus Calvin-Benson, dua molekul PGAL (3C) akan bereaksi membentuk satu molekul glukosa (6C). Bahkan pada semua organisme, PGAL juga merupakan bahan untuk sintesis gliserol yang selanjutnya di susun menjadi lemak.
Kadar CO2 udara adalah konstan (kurang lebih 0,03%). Hal ini karena jumlah yang terpakai untuk proses anabolisme (fotosintesis) diganti dengan jumlah yang sama dari proses katabolisme (respirasi) semua mahluk hidup, hasil pembakaran bahan-bahan organik, kegiatan gunung berapi, proses pembusukan, dan lain-lain.

1. Energi dalam proses Katabolisme dan Anabolisme

Menurut hukum termodinamika pertama, jumlah energy yang dibutuhkan untuk membentuk 1 grol gula sama dengan eneri yang dihasilan dari proses pembakaran 1 grol gula pula, yaitu + 675 kalori.
Dalam katabolisme gula di hasilkan 38 ATP (380 kalori). Jadi, sebanyak +55% energy dimanfaatkan untuk proses metabolisme, sedangkan sisanya beruabhan menjadi energi panas. Dalam proses anabolisme (fotosintesis), energy yang jatuh pada daun kira-kira hanya 2% saja yang dimanfaatkan. Meskipun dari hasil percobaan setiap 1 m2 luas daun dapat menyerap +200 kalori/jam, namun sebagian dari energi yang diterima tumbuhan di gunakan untuk penguapan, atau dipancarkan kembali, atau untuk keperluan-kperluan yang lain.
Walaupun begitu, pada umumnya kecepatan rata-rata fotosintesis (anabolisme karbohidrat) adlah 8-12 kali kecepatan respirasi (katabolisme gula). Jika kecepatan respirasi sama dengan kecepatan fotosintesis, berarti semua glukosa yang dihasilkan oleh fotosintesis akan habis untuk respirasi.
Keadaan suhu serta cahaya sehinga kadar gula pada fotosintesis sama dengan kebutuhan gula untuk respirasi di sebut titik kompensasi. Jika titik kompensasi pada suatau tumbuhan berlangsung, maka tumbuhan tersebut akan segea mati.

2. Faktor yang Berpengaruh pada Katabolisme dan Anabolisme

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses katabolisme dan proses anabolisme dapat di kelompokkan menjadi 2, yaitu faktor dari luar (lingkungan) dan faktor dari dalam. Faktor-faktor tersebut secara garis besar dapat dipelajari pada table berikut :
Faktor
Pengaruh pada laju Katabolisme
Pengaruh pada laju Anabolisme
a. Luar
    1. Cahaya

Mempercepat (pada batas optimal)

Mempercepat (pada batas optimal)
    2. Suhu
Mempercepat (pada rentang 0’C-45’C)
Diatas suhu opimum menurunkan, karena merusak enzim. Rentang suhu optimum 0-40’C, menurun +35’C.
    3. CO2
Menurunkan laju respirasi
Meningkatkan, pada kadar optimal
    4. O2
Mempercepat
Menghambat
    5. H2O
Menurunkan
Berpengaruh tidak langsung, contoh : membuk dan menutupnya stomata
    6. Unsur/ senyawa kimia
Dalam jumlah sedikit meningkatkan dan dalam jumlah yang banyak menurunkan, karena menghambat rekasi enzim. Contoh : aseton, eter, sianida, dan sebagainya.
Kekurangan unsure N menghambat sintesis klorofil, sehingga menurunkan laju anabolisme.
    7. Luka
Meningkatkan, hingga terjadinya kalus di bagian luka

    8. Mekanis
Perangsangan mekanis meningkatkan laju katabolisme, asal tidak berulang-ulang

b. Dalam
1.   Susbtrat rspirasi mempercepat laju katabolisme
2.   Laju katabolisme di penaruhi juga oleh kuantitas dan kualitas protoplasma
Laju anabolisme di pangaruhi oleh :
1.   Klorofil
2.   Membuka menutupnya stomata
3.   Anatomi daun
4.   Morfologi daun (kasar halusnya, tebal tipisnya)
5.   Hambatan pada transportasi hasil fotosintesis, menghambat laju nabolisme

E.  Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, Protein

Setiap substrat respirasi yang akan masuk ke dalam siklus krebs harus berupa asam karboksilat (senyawa gula). Oleh karena itu, substrat respirasi yang berasal dari karbohidrat, lemak, dan protein harus mengalami proses penguraian menjadi substrat respirasi yang sederhana.

1. Karbohidrat

Karbohidrat di golongkan menjadi 3 macam berdasarkan ukuran molekulnya. Berturu-turut molekul terbesar adalah polisakarida, oligoskarida, dan monosakarida. Fruktosa dan glukosa adalah monosakarida (gula tunggal) dengan formula C6H12O6, tetapi pengaturan atomnya berbeda.
Gula ganda disakarida (C12H22O11) terdiri atas dua molekul gula tunggal, contoh :
a.    Maltosa, terdiri dari 2 molekul glukosa
b.   Laktosa (gula susu), terdiri dari glukosa dan galaktosa
c.    Sukrosa, terdiri dari glukosa dan fruktosa
Fruktosa adalah monosakarida yang paling manis, yaitu 10 kali lebih manis dari latosa. Galaktosa adalah gula susu monosakarida (dalam usus); galaktosa mudah diubah menjadi glukosa hati. Gula disimpan sebagai glikogen. Pada tumbuhan terdapat polisakarida cadangan yang terdiri atas glukosa, disebut pati.
Senyawa glukosa dengan lipid di sebut glukolipid, sedangkan senyawa glukosa dengna protein di sebut glikoprotein.
Karbohidrat atau amilum dipecah oleh enzim karbohidrase (amilase) menjadi maltose (disakarida). Oleh enzim maltase, maltose diubah menjadi 2 molekul glukosa yang dapat masuk taha glikolisis pada respirasi sel. Sedangkan sukrosa dipecah oleh enzim sukrase menjadi fruktosa dan glukosa.

2. Lemak

Lemak merupakan komponene penting di setiap sel, yang terdiri dari unsure-unsur C, H, dan O. seperti halnya karbohidrat, lemak merupakan substrat penting dalam proses respirasi. Leak di sintesis dari protein atau karbohidrat melalui asetil koenzim A dan gliserol yang berasal dari PGAL (fosfogliseraldehida). PGAL merupakan zat antara dalam peristiwa glikolisis dan daur krebs.
Secara kimiawi, lemak tersusun dari penggabungan suatu asam lemak dengan gliserol. Lemak yang mengandung asam lemak tak jenuh  biasanya berbentuk cair,  sedangkan lemak jenuh berbentuk padat.

a. Asam Lemak
Contoh asam lemak adalah asam stearat, asam laurat, asam palmitat, asam oleat, dan asam linoleat. Menurut penyelidikan, jumlah asam lemaka dalam suatu jaringan tidak pernah banyak. Hal ini terjadi karena asam lemak hanya suatu zat antara, yaitu suatu zat yang harus cepat-cepat harus di susun atau dibongkar.
Walaupun belum secara saksama harus diikuti perubahan hasil fotosintesis menjadi asam lemak, tidak di ragukan lagi bahwa asam lemak di susun dari karbohidrat. Hal itu dapat dibuktikan secar tidak langsung, bahwa jika cadangan karbohidrat berkurang, maka penyusunan lemak berkurang pula. Demikian pula halnya biji yang banyak mengandung lemak berkecambah, akan tampa hilangnya lemak bersamaan dengan kenaikan kandungan gula sukrosa.
Adanya  pengubahan lemak menjadi karbohidrat (gula sukrosa) ini telah berhasil di buktikan oleh Kornberg dan Krebs (1957), melalui penelitiannya dengan label zat radioaktif. Selanjutnya di beri nama siklus glioksilat. Melalui siklus glioksilat inilah, lemak dapat diubah menjadi gula sukrosa.

Perbedaan siklus glioksilat dengan siklus krebs terletak pada senyawa antaranya. Tidak semua senyawa anatar yang terdepata pada silus krebs dapat ditemukan dalam siklus glioksilat, tetapi semua senyawa antara dalam siklus glioksilt, pasti terdpat pada siklus krebs.

b. Gliserol
gliserol dapat terbentuk dari transformasi karbohidrat yang merupakan salah satu dari hasil fotosintesis. Reduksi terhadap dihidroksiaseton fosfat merupakan awal reaksi untuk terrbentuknya gliserol.
Jika glisreol mengalami reduksi, akan terbentuk gliserofosfat dengan bantuan enzim dehidrogenase gliserofosfat. Bertindak sebagai pembawa hydrogen adalah NAD (nikotinamid adenin dinukleotida). Proses hidrolisis (defosfolirasi) terhadap gliserofosfat yang di bantu oleh enzim fosfatase akan membentuk gliserol.
Gliserol dan asam lemak serta gula dapat dianggap sebagai anggota dari pool metabolit (sari makanan hasil metabolism) karena masing-masing dapat saling diubah menjadi lainnya.

c. Pembentukan Lemak
Molekul-molekul lemak berukuran besar, sehingga tidk dapat dierdarkan dari sel ke sel. Agar peredaran lemak keseluruh tubuh dapat berlangsung, di dalam sel-sel terjadi sintesis dan pembongkaran lemak.
Sintesis (penyusunan) maupun pembongkaran lemak dapat terlaksana karena pran enzim lipase. Dengan bantuan enzim lipase, jika pada suatu gliserol di tambah tiga molekul asam lemak, maka akan tersusun suatu ester yang di sebut lemak. Rekasi ini dapat berlangsung bolak-balik.
Lemak dapat pula di bongkar menjadi asam lemak dan gliserol oleh lipase. Pembongkaran ini sangat openting untuk mendistribusikan lemak ke seluruh tubuh, sehingga dapat di pergunakan sebagai substrat respirasi. Mula-mula, lemak dibongkar menjadi gliserol. Kemudian, gliserol diubah kebentuk  dihidroaseton fosfat. Selanjutnya, dihidroaseton fosfat diubah menjadi fosfogliseraldehida yang merupakan zat antara pada peristiwa glikolisis dan siklus krebs.

3. Protein

Protein berasal dari kata proteios (Yunani) yang berarti “bertingkat pertama”. Istilah protein dikuemukakan oleh Mulder, ahli kimia Belanda pada tahun 1830-an. Protein di dalam sel tersusun dari asam amino dan pembentukannya mlibatkan DNA, RNA, dan ribosom.

a. Asam Amino

Menurut penyelidikan, beberapa asam amino yang dibuthkan oleh tubuh untuk keperluan sintesis protein tida dapat di bentuk sendiri oleh tubuh. Asam amino tersebut dinamakan asam amino esensial. Sedangkan asam-asam amino yang dapat terbentuk dari zat-zat lain yang telah ada dalam tubuh di sebut asam amino non esensial. Yang termasuk asam amino esensial antara lain lisin, valin, leusin, metionin, fenilalanin, isoleusin, treonin, leusin, dan triptofan. Sedangkan yang tergolong asam amino non esensial adalah glutamate, asam asparat, dan prolin.
Asam amino yang dapat diubah menjadi glukosa di sebut asm amino glukoenik, misalnya alenin, serin, glisin, sistein, metionin, dan triptofan. Asam amino yang dapat diubah menjadi asam lemak di sebut asam amino ketogenik, antara lain fenilalanin, tirosin, leusin, isoeleusin dan lisin. Dari data tersebut, jelaslah bahwa metabolisme asam amino secara erat terintegrasikan dengan metabolisme karbohidrat dan metabolism lemak.
Protein di pecah oleh enzim protease dan peptidase menjadi asam amino. Asam amino dapat masuk ke dalam jalur respirasi melalui cara transaminasi (pemindahan gugus amin-NH2) atau deaminasi (pembuangan gugus amin).
Dengan transaminasi asam amino dapat diubah menjadi asam karboksilat sehingga dapat masuk ke dalam jalur respirasi. Demikian pula sebaliknya, asam karboksilat juga dapat diubah menjadi asam amino.

b. Peranan protein

Peranan protein bagi tubuh mahluk hidup adalah sebagai zat pembangun, enzim, pengatur asam basa dalam darah, keseimbangan cairan tubuh, dan pembentuk antibody. Protein juga berfungsi sebaai sumber energy.
Protein merupakan sumber energy sesudah karbohidrat dan lemak. Artinya untuk mendapatkan energy, tubuh akan membongkar protein jika di dalam tubuh sudah tidak ada lagi karbohidrat dan lemak.
Pada tumbuhan tingkat tinggi yang berklorofil, yang menjadi substrat dalam proses respirasi biasanya adalah gula yang memiliki 6 atom C (heksosa). Jika pada respirasi terdapat lemak, yang menjadi substrat respirasi dan mengalami oksidasi pertamakali adalah heksosa. Jika karbohidrat (heksosa) habis, barulah melak mengalami oksidasi. Jika karbohidrat maupun lemak tidak ada lagi, maka protein di bongkar menjadi asam amino dengan proses hidrolisis. Kemudian, asam amino dioksidasi sehingga dibebaskan energy.
Dari ketiga substrat respirasi di atas, karbohidrat merupakan substrat respirasi yang paling utama. Jumlah energy yang di hasilakn tiap gram protein setara dengan jumlah energi yang di hasilkan oleh setiap gram karbohidrat, yaitu +4,1 kkal. Sedangkan setiap gram lemak dapat menghasilkan dua kali lipat dari jumlah energi tersebut, yaitu +9,3 kkal. Mengapa ?

Perhatikan hal-hal berikut ini :
1)   1 molekul lemak + 2H2O = 2 C6H12O6 (glukosa)
2)   Perbandingan C : H : O molekul lemak (misalnya tristearin) adalah 57 : 110 : 6. Sedangkan pada moleul karbohidrat, perbandingan C:H:O jauh lebih render, yaitu 6:12:6. Itulah sebabnya, oksigen yang di gunakan dalam proses oksidasi lemak untk mendaptkan energi juga lebih banyak dari pada proses oksidasi karbohidrat.
3)   Rantai asam lemak yang banyak mengandung gugus –CH2 merupakan bentuk penyimpanan yang ideal untuk surplus energy metabolic. Zat ini dalam bentuk sangat tereduksi, sehingga menghasilkan energy dua kali lebih pergram karbohidrat, apabila di pecah menjadi CO2 dan H2O.
4)   Lemak disimpan dalam bentuk yang paling pekat dan sedikit mengandung air, dimana energy potensial dapat disimpan.
5)   Nilai kalori protein jika diukur secara langsung dengan alat yang di sebut calorimeter adalah 5,3 kal/g (5,3 kkal/g), jadi lebih tinggi dari pada nilai kalori karbohidtar, yaitu 4,1 Kal/g (4,1 kkal/g). akan tetapi, pada oksidasi protein di dalam tubuh, produk akhir katabolismenya adalah urea dan senyawa nitrogen lainnya, di tambah CO2 dan H2O. itulah sebabnya, nilai kalori protein di dalam tubuh hanya 4,1 Kal/g (4,1 kkal.g), yaitu setara dengan nilai karbohidrat. Produksi energy juga dihitung secara teori, yaitu dengan mengukur O2 yang dikonsumsi untuk oksidasi zat makana tersebut. Angka yang cukup akurat telah di tetapkan untuk hal ini, yaitu :
Setiap pembangunan perliter O2 untuk katabolisme, akan membebaskan energy sebesar $,82 alori (4,82 kkal).
 





Untuk mengetahui banyaknya  O2 yang dikonsumsi dalam katabolisme (sekaligus CO2 yang dihasilkan) dipakai alat yang di sebut Sprograf knipping. O2 yang berkurang karena di gunakan, dapat dilihat pada skala. Sedangkan penambahan volume CO2 yang ditimbulkan waktu proses katabolisme, dapat dilihat dari jarum penunjuk.
Perbandingan antara CO2 yang dikeluarkan dan O2 yang dikonsumsi persatuan waktu di sebut RQ (Respiratory Quotient atau kuosien pernafasan). Dengan melihat RQ inilah, dapat kita ketahui zat makana yang dioksidasikan.
Jika RQ = 1; maka yang dioksidasikan adalah karbohidrat
Jika RQ = 0,8; maka yang dioksidasikan adalah protein
Jika RQ = 0,7 ; maka yang dioksidasikan adalah lemak
Jika terjadi peningkatan atau penurunana dari angka-angka tersebut yang mencurigakan, maka data RQ tak dapat di percaya.
a)   Lihat contoh reaksi yang terpercaya :
C6H12O6 menghasilkan 6CO2 + 6 H2O
RQ = 6 CO2/6O2 atau 6/6=1
b)   Lihat contoh rekasi yang tak dapat di percaya :
3(C6H12O6) menghasilkan C18H36O2 + 8O2
Pada rekasi ini, karbohidrt beruabah menjadi melak sambil mengeluarkan O2, maka kebutuhan O2 dari luar untuk oksidasi selanjutnya turun, sehinga RQ naik. Dengan demikian data RQ tak dapat dipercaya.

4. Keterkaitan metbaolisme krbohidrat dengan Metabolisme Lemak

Secara garis besar, metabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut :
a.    Glukosa – piruvat – asetil-KoA – siklus krebs – energy +CO2+H2O
b.   Gliserol memasuki jalur metabolisme karbohidrat di antara glukosa dan piruvat (gliserol piruvat masuk jalur metabolisme karbohidrat).
c.    Asam lemak mengalam beta oksidasi menjadi unit-unit yang terdiri atas dua karbon. Tiap unit dua karbon mengikat satu molekul KoA menjadi molekul asetil KoA yang dapat masuk ke jalur metabolism karbohidrat.
Gliserol dapat berubah menjadi glukosa atau piruvat, tergantung kebutuhan sel akan energy. Demikian pula asetil-KoA yang berasal dari beta oksidasi akn di rakit kembali menjadi molekul lemak. Karbohidratpun  jika berlebih akan dirubah menjadi lemak yang disimpan di jaringan lemak tubuh di bawah kulit.

5. Keterkaitan metablisme lemak dengan Metabolisme protein

Protein tubuh berada dalam keadaan dinamis, yang secara bergantian di rombak dan di rakit kembali. Sutau molekul asam amino terdiri dari gugus karboksil (-COOH) dan gugus amino (-NH2). Asam amino yang paling sederhana adalah glisin (CH2(NH2)COOH). Jika kita perhatikan contoh ini, maka jumlah atom-atom C dan H lebih banyak jika di bandingan dengan O dan N. Atom C, H, O merupakan penyusun 85% dari bobot suatu asam amino. Ini berarti, dalam sintesis asam amino harus ada karbohidrat.
Protein merupakan sumber energy sesudah karbohidrat dan lemak. Artinya, tubuh akan membongkar protein apabila di dalam tubuh sudah tidak ada lagi karbohidrat dan lemak. Misalnya waktu bekerja berat atau waktu kelaparan yang sangat.
Tubuh mahluk hidup menjalankan semua proses secara efisien sehingga senyawa antara tidak dapat berlanjut ketahapan berikutnya akan di sintesis menjadi senyawa lainnya. Asam amino mengalami katabolisme melalui tiga cara, yaitu sebagai berikut :
a.    Asam amino glukogenik diubah menjadi piruvat. Asam piruvat keudian akan memasuki jalur metabolisem karbohidrat.
b.   Asam amino ketogneki diubah menjadi asetil KoA yang dapat memsauki jalur metabolism karbohidrat.
c.    Asam amino yang bukan glikogenik, misalnya asam glutamate, dideaminsi dan langsung memasuki siklus Krebs.

Melaui tiga cara tersebut, akhirnya asam amino (protein) juga dapat menghasilkan energi dalam bentuk ATP, karbon dioksida, dan air seperti halnya karbohidrat.


Loading...

0 Response to "Metabolisme"

Posting Komentar