Hubungan antara Katabolisme Lemak, Protein, dan Katabolisme Karbohidrat

52 Biologi Kelas XII Nah, setelah kalian mempelajari katabolisme karbohidrat serta respirasi aerobik, simaklah uraian tentang hubungan katabolisme kar- bohidrat dengan katabolisme lemak dan protein berikut.

2. Hubungan antara Katabolisme Lemak, Protein, dan Katabolisme Karbohidrat

Lemak merupakan molekul besar yang tersusun oleh 2 molekul kecil, yaitu asam lemak dan gliserol. Lemak dapat tersusun oleh 2-20 atom karbon. P e r c o b a a n Mengamati Fermentasi Gula A. Dasar Teori Fermentasi merupakan proses perombakan senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa- senyawa yang lebih sederhana dengan penerima maupun pemberi elektron atau hidrogen berupa senyawa organik. Alkohol merupakan hasil fermentasi gula oleh khamir. Bahan dasar fermentasi dapat berupa karbohidrat kompleks singkong dan beras ketan maupun karbohid- rat sederhana seperti larutan gula. Untuk mengetahui ada tidaknya aktivitas fermentasi alkohol pada bahan, dapat dilihat berdasarkan gas CO 2 yang dihasilkan dilihat dari ada tidaknya gelembung udara dan ada tidaknya alkohol yang dihasilkan dapat dicium bau alkoholnya. B. Tujuan Mengetahui ada tidaknya fermentasi oleh ragi khamir pada roti. C. Alat dan Bahan 1. Gelas ukur 250 ml 2. Sendok 3. Ragi roti kering 4. Tepung terigu 5. Minyak atau mentega D. Cara kerja 1. Buatlah adonan dengan mencampur sedikit demi sedikit 50 gram tepung terigu dan 2 gram ragi roti. 2. Tambahkan 30 ml air hangat, campurkan secara merata dengan menekan adonan meng- gunakan sendok selama 5 menit. 3. Lapisilah gelas ukur dengan minyak atau mentega secara merata dan tipis. Kemudian ma- sukkan adonan ke dalam gelas ukur dengan menekan adonan sampai ke dasar gelas. Bacalah volume awal adonan tersebut. 4. Diamkan adonan dan simpan pada suhu kamar 27-30 °C selama 90 menit. 5. Amatilah dan catat kenaikan volume adonan setiap 30 menit dan nyatakan dengan satuan ml. E. Pembahasan 1. Apakah volume adonan semakin bertambah atau berkurang setiap 30 menit? 2. Gas apakah yang menyebabkan kenaikan volume tersebut? 3. Tuliskan persamaan reaksi fermentasi gula glukosa tersebut? 4. Khamir apakah yang kemungkinan berperan dalam fermentasi gula tersebut? Catatan: Kalian dapat merakit sendiri alat pengamatan fermentasi gula dengan menggunakan botol bekas air mineral dan dipotong bagian ujungnya. Kemudian berilah skala tanda volume den- gan spidol atau pena untuk pengamatan perubahan volume. Di unduh dari : Bukupaket.com Metabolisme 53 Lemak berfungsi sebagai cadangan energi yang tinggi. Satu gram lemak mempunyai kandungan energi yang lebih besar kira-kira 2 kali lipat dibandingkan dengan 1 gram karbohidrat. Bagaimana hal ini dapat terjadi? Salah satu contoh dari asam lemak yang mempunyai jumlah atom karbon sama dengan glukosa 6 atom C adalah asam heksanoat heksa = enam. CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – COOH Lemak akan diuraikan menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol dapat diubah menjadi gliseraldehid fosfat dalam siklus glikolisis lihat kembali Gambar 2.16.. Selanjutnya, akan masuk ke tahapan dekar- boksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transportasi elektron. Oleh karena itu, dihasilkan energi yang setara dengan katabolisme karbo- hidrat glukosa yaitu 38 ATP. Selanjutnya, bagaimana dengan asam lemak hasil penguraian lemak? Asam lemak akan dioksidasi menjadi asetil Ko-A. Oksidasi asam heksanoat 6 atom C akan menghasilkan 3 molekul asetil Ko-A 3 molekul masing-masing dengan 2 atom C yang akan masuk ke siklus Krebs. Cobalah kalian ingat kembali hasil akhir dari siklus Krebs. Pada siklus Krebs tersebut dihasilkan 6 NADH, 3 FADH 2 , dan 2 ATP dari 2 molekul asetil Ko-A yang berasal dari 1 molekul glukosa. Dengan demikian, ATP yang dihasilkan oleh 3 molekul glukosa tentunya akan menghasilkan jumlah ATP lebih besar dibandingkan katabolisme glu- kosa. Oleh karena itu, semakin panjang rantai karbon penyusun asam lemak semakin banyak jumlah energi yang dihasilkan. Selanjutnya, bagaimana dengan katabolisme protein? Pemecahan atau katabolisme protein dilakukan oleh organisme, jika cadangan makanan berupa karbohidrat dan lemak telah habis. Se- perti halnya karbohidrat dan lemak, protein juga merupakan molekul besar yang tersusun oleh molekul-molekul yang lebih kecil, yaitu asam amino. Oleh karena itu, protein akan dipecah menjadi asam-asam amino penyusunnya. Asam-asam amino seperti tirosin dan fenilalanin akan diubah menjadi fumarat. Metionin dan valin akan menjadi suk- sinat, serta asam amino arginin, prolin, histidin, dan glutamin akan di- ubah menjadi -ketoglutarat. Selanjutnya, asam-asam amino tersebut masuk ke dalam siklus Krebs. Beberapa asam amino dapat mengalami deaminasi atau pelepasan gugus aminnya -NH2. Kerangka-kerangka karbon hasil pemecahan asam amino tersebut akan masuk ke siklus glikolisis, siklus Krebs dan dihasilkan jumlah energi yang setara dengan katabolisme karbohidrat. Hubungan antara katabolisme karbohidrat dengan katabolisme protein dan lemak dapat dilihat pada Gambar 2.24. Galeri Akibat Kelebihan Lemak Jenuh Konsumsi asam lemak jenuh mempunyai ikatan rangkap pada strukturnya yang berlebihan dapat meng- hambat sistem peredaran darah. Penyakit ini disebut atherosclerosis. Campbell, Reece, Mitchell, Biologi 3, hlm. 57 Di unduh dari : Bukupaket.com 54 Biologi Kelas XII Setelah kalian mempelajari tentang katabolisme karbohidrat, pro- tein, dan lemak maka ikutilah rubrik Uji Kompetensi berikut ini: Karbohidrat kompleks polisakarida Gula sederhana glukosa Gliseraldehid fosfat Piruvat Asetil Ko-A Gliserol Kerangka karbon Metionin dan valin Protein Siklus Krebs - ketoglutarat fumarat suksinat Asam lemak Lemak Oksidasi Glikolisis NH 2 gugus amin Asam amino Tirosin dan fenilalanin Arginin, prolin, histidin, dan glutamin Glutamat D. oksidatif Deaminasi Gambar 2.24 Hubungan katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 1. Apa yang dimaksud dengan respirasi? Sebut- kan dan jelaskan macam respirasi. 2. Apa sajakah hasil akhir senyawa dari glikolisis, siklus Krebs, dan sistem transportasi elektron? 3. Di manakah tempat terjadinya glikolisis, sik- lus Krebs, dan sistem transportasi elektron di dalam sel? 4. Apa yang dimaksud dengan: a. fosforilasi b. fosforilasi tingkat substrat c. fosforilasi oksidatif 5. Jelaskan tahapan-tahapan yang terjadi pada siklus Krebs. 6. Bandingkan jumlah energi atau ATP yang dihasilkan pada tahapan glikolisis, siklus Krebs, dan fosforilasi oksidatif pada sistem transportasi elektron. 7. Bandingkan jumlah energi ATP yang di- hasilkan pada tahapan respirasi aerobik dengan energi hasil fermentasi. Uji Kompetensi Di unduh dari : Bukupaket.com Metabolisme 55 C. Anabolisme Selain menghasilkan energi, metabolisme juga memerlukan energi untuk menyusun senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa-senyawa yang dibutuhkan oleh tubuh melalui anabolisme. Misalnya, anabolisme lemak dapat menggunakan asetil Ko-A yang merupakan produk dari katabolisme. Glukosa dapat dibuat dari piruvat. Selain itu, asam-asam amino penyusun protein dapat dibuat dengan memodifi kasi senyawa-se- nyawa hasil siklus Krebs. Selanjutnya, lemak, protein, maupun glikogen hasil anabolisme dapat digunakan sebagai bahan baku cadangan dalam katabolisme. Dengan demikian, katabolisme dan anabolisme merupakan peristiwa yang saling berkaitan satu sama lain. Setiap organisme mempunyai kemampuan berbeda-beda dalam memperoleh energi untuk melangsungkan aktivitas kehidupannya. Oleh karena itu, organisme dibedakan menjadi beberapa kelompok ber- dasarkan sumber karbon, sumber donor elektron, dan sumber energinya. Tabel 2.2. Pengelompokan Organisme Berdasarkan Sumber C, Donor Elektron, dan Sumber Energi Berdasarkan sumber energinya, organisme dapat memperoleh ener- gi dari cahaya atau sinar matahari maupun dari bahan-bahan kimia di sekitar lingkungan hidupnya. Sebelum melanjutkan materi tentang anabolisme yaitu fotosintesis dan kemosintesis, ikutilah rubrik Diskusi berikut ini.

1. Fotosintesis