Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

Biologi Kelas XII 45 1. Keterkaitan Antara Anabolisme dengan Katabolisme Karbohidrat Telah dipelajari di depan bahwa anabolisme merupakan proses pembentukan senyawa kompleks dari senyawa sederhana dengan memerlukan energi. Jadi, reaksi anabolisme bersifat endergonik. Sementara itu, katabolisme merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi. Jadi, reaksi katabolisme bersifat eksergonik. Perhatikan skema Gambar 2.21 berikut. Salah satu proses anabolisme yaitu sintesis atau pem- bentukan karbohidrat melalui fotosintesis yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan. CO 2 dan H 2 O, dalam reaksi ini, dengan bantuan energi cahaya diubah menjadi karbohidrat yang di dalamnya mengandung energi dalam bentuk ikatan kimia. Sementara itu dalam sel-sel makhluk hidup, karbohidrat dalam hal ini glukosa akan mengalami serangkaian reaksi respirasi sehingga dihasilkan energi. Selain dibebaskan energi, reaksi pemecahan katabolisme glukosa ini juga menghasilkan CO 2 dan H 2 O, apabila digambarkan seperti Gambar 2.20 di atas.

2. Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

Karbohidrat bukanlah satu-satunya zat makanan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Zat makanan lain, seperti lemak dan protein dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Tentu saja tahap-tahap reaksinya tidak sama dengan metabolisme karbohidrat. Hidrolisis lemak menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak akan mengalami beta-oksidasi menjadi asetil Co-A. Selanjutnya, asetil Co-A akan memasuki daur atau siklus Krebs. Sementara itu, gliserol akan diubah menjadi senyawa fosfogliseraldehid G3P agar dapat memasuki reaksi glikolisis. Bagaimana jika protein digunakan sebagai sumber energi? Protein yang memiliki sistem pencernaan akan dipecah oleh enzim protease menjadi asam amino. Selanjutnya, asam amino mengalami reaksi deaminasi sehingga dihasilkan NH 3 atau gugus amin dan asam keto. Pada mamalia dan beberapa hewan pada umumnya, gugus Amin atau NH 3 diubah menjadi urea dan dikeluarkan sebagai urine. Sementara itu, asam keto dapat memasuki reaksi glikolisis atau daur Krebs. Pelajari bagan pada Gambar 2.22 berikut untuk lebih jelasnya. Energi Anabolisme Karbohidrat Katabolisme Energi CO 2 dan H 2 O Energi Anabolisme Senyawa Kompleks Katabolisme Senyawa Sederhana Sumber: Dokumentasi Penerbit Gambar 2.21 Hubungan katabolisme dan anabolisme karbohidrat Energi Di unduh dari : Bukupaket.com 46 Metabolisme Pada bagan tampak jelas adanya keterkaitan antara metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hal lain yang dapat dijelaskan dari bagan tersebut yaitu bahwa lemak yang ada dalam tubuh kita tidak hanya berasal dari makanan yang mengandung lemak, tetapi dapat juga berasal dari karbohidrat dan protein. Telah dijelaskan bahwa oksidasi karbohidrat, lemak, dan pro- tein akan menghasilkan energi. Dari ketiga jenis zat makanan tersebut, manakah yang menghasilkan energi paling banyak? Dibandingkan dengan karbohidrat dan protein, lemak lebih banyak menghasilkan energi ketika dioksidasi. Suatu contoh: satu molekul asam lemak dengan atom 6C asam heksanoat yang dioksidasi secara sempurna dapat menghasilkan 44 ATP. Sementara itu, glukosa yang juga mempunyai 6 atom C hanya menghasilkan 36 ATP. Mengapa demikian? Asam lemak akan memasuki siklus Krebs setelah diubah menjadi asetil Co-A melalui reaksi beta-oksidasi. Asam lemak dengan jumlah atom C = 2n, akan menghasilkan sejumlah n asetil Co-A. Dengan demikian, asam heksanoat 6C menghasilkan 3 molekul asetil Co-A. Mula-mula, asam heksanoat yang telah teraktivasi memerlukan 2 ATP menjadi asil Co-A akan memasuki mitokondria. Asil Co-A dalam mitokondria Gambar 2.22 Metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein Protein Karbohidrat Lemak Asam amino Gula Gliserol Asam lemak Glikolisis Piruvat Gliseraldehid – Asetil Co-A Siklus Krebs Glukosa Rantai transpor elektron dan fosforilasi oksidatif NH 3 Asam keto Deaminasi Urea Dikeluarkan dalam bentuk urine Beta-oksidasi 3P Sumber: Biology, Solomon Di unduh dari : Bukupaket.com Biologi Kelas XII 47 mengalami beta-oksidasi. Pada reaksi ini asil Co-A yang berasal dari asam heksanoat C = 6 mengalami dua kali siklus dan menghasilkan 3 asetil Co-A C = 2. Siklus pertama menghasilkan 1 molekul asetil Co-A, 1 FADH, 1 NADH, dan butiril Co-A 4 atom C. Pada siklus 2 butiril Co-A dioksidasi menjadi 2 molekul asetil Co-A dengan menghasilkan 1 FADH 2 dan 1 NADH. Adapun jumlah ATP yang dihasilkan pada beta-oksidasi dapat dihitung sebagai berikut. 2 FADH 2 → 2 × 2 ATP = 4 ATP 2 NADH → 2 × 3 ATP = 6 ATP ––––––––––––––––––––––––––– Jumlah = 10 ATP Oleh karena aktivasi asam heksanoat menjadi heksanoil Co- A memerlukan 2 ATP, maka hasil bersih ATP = 10 – 2 ATP = 8 ATP. Selanjutnya, 3 molekul asetil Co-A akan memasuki daur Krebs dan mengalami oksidasi sempurna menjadi CO 2 dan H 2 O. Pada oksidasi 3 molekul asetil Co-A ini dihasilkan 3 × 12 ATP = 36 ATP. Jadi, oksidasi asam lemak menghasilkan 44 ATP. Hal ini juga menunjukkan bahwa makin panjang rantai karbon yang menyusun asam lemak, energi yang dihasilkan makin besar. Misalnya pada asam palmitat yang mempunyai 15 atom C menghasilkan 129 ATP. Bukan hanya itu, senyawa lain hasil hidrolisis lemak yaitu gliserol dapat memasuki jalur glikolisis setelah diubah menjadi gliseraldehid 3-fosfat PGAL. Selanjutnya, PGAL akan diubah menjadi PEP. PEP harus diubah menjadi asetil Co-A agar dapat memasuki daur Krebs. Dari reaksi oksidasi, gliserol juga dihasilkan cukup banyak energi yaitu sekitar 36 ATP. Perhatikan skema pada Gambar 2.23 berikut. Glukosa Asil Co-A Piruvat 3 Ase til C o-A STE 2 FAD + 2 FADH 2 2 NAD + 2 NADH 2 Siklus Krebs Beta-oksidasi Asam heksanoat 2 ATP 2 ADP Sumber: Dokumentasi Penerbit Gambar 2.23 Jalur beta-oksidasi asam lemak Di unduh dari : Bukupaket.com 48 Metabolisme

3. Teknologi yang Berkaitan dengan Metabolisme Makanan