Hubungan antara Katabolisme Lemak, Protein, dan Katabolisme Karbohidrat

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 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 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

Tumbuhan dan alga hijau mempunyai kemampuan untuk menggu- nakan senyawa anorganik seperti CO 2 , dan H 2 O, serta bantuan cahaya matahari untuk mensintesis karbohidrat. Proses tersebut terjadi melalui Galeri Kelompok organisme Dasar pengelompokkan Sumber C karbon Donor elektron e- Sumber energi Autotrof senyawa anorganik Heterotrof senyawa organik Organotrof senyawa organik Litotrof senyawa anorganik Fototrof cahaya atau sinar Khemotrof bahan-bahan kimia Menurut kalian, apakah manusia dapat membuat makanan sendiri dalam tubuhnya menggunakan energi dari sinar matahari tanpa memperoleh suplai makanan dari luar? Diskusikan dan jelaskan bersama kelompok kalian manfaat energi matahari bagi kehidupan manusia? Apa yang akan terjadi pada seluruh kehidupan organisme jika tidak ada sinar matahari? D i s k u s i Apa hubungan anabolisme dengan pertumbuhan? Salah satu tanda yang menunjukkan adanya per- tumbuhan organisme adalah terjadinya pembelahan sel. Sebelum terjadi pembelahan sel tentunya diperlukan sinte- sis molekul atau senyawa-se- nyawa untuk pertumbuhan. Nah, agar organisme dapat tumbuh maka proses anabo- lisme atau sintesis senyawa- senyawa tersebut harus berlangsung lebih cepat daripada perombakannya. Salisbury Ross, Fisiologi Tumbuhan 3, hlm. 2 Campbell, Reece, Mitchell, Biologi 1, hlm. 182 dengan pengembangan 56 Biologi Kelas XII peristiwa yang disebut fotosintesis. Oleh karena itu, organ ismenya bersi- fat fotoautotrof. Beberapa organisme fotoautotrof meliputi tumbuhan seperti lumut, pakis, tumbuhan paku, tumbuh an berbunga, alga hijau rumput laut, dan Euglena. Bakteri sulfur merupakan contoh organ- isme khemotrof akan dibahas pada kemosintesis. Fotosintesis meru- pakan satu-satunya penghasil makanan yang diperlukan bagi seluruh