Anabolisme dan Katabolisme

Anabolisme dan Katabolisme – Pada topik sebelumnya, kamu telah mempelajari enzim dan fungsinya serta penghambatan aktivitas enzim. Enzim sangat dibutuhkan untuk metabolisme dalam tubuh makhluk hidup. Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh organisme, termasuk yang terjadi di tingkat sel.

Metabolisme dapat dibagi menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan anabolisme dan katabolisme? Kamu akan mengetahuinya setelah mempelajari topik ini.

Pernahkah kamu membantu ibumu memasak sayur sup di dapur? Apa saja yang diperlukan untuk memasak sayur sup tersebut? Kamu pasti membutuhkan bahan-bahan sup, panci, dan api untuk memasak.

Nah, begitu juga tumbuhan saat melakukan fotosintesis membutuhkan bahan-bahan seperti CO₂ dan H₂O serta kloroplas sebagai tempat untuk memasak dan cahaya matahari sebagai sumber panas untuk memasak bahan-bahan tersebut menjadi karbohidrat dan O₂ yang dibutuhkan manusia. Fotosintesis merupakan contoh anabolisme.

Anabolisme

Anabolisme adalah proses penyusunan zat dari senyawa sederhana menjadi senyawa yang kompleks. Proses anabolisme memerlukan energi seperti cahaya atau energi kimia. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya disebut fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia disebut kemosintesis. Sekarang kamu akan mempelajari tentang fotosintesis secara ringkas.

Pernahkah kamu memperhatikan daun yang terdapat pada tanaman? Tampaknya daun tersebut tidak berarti. Akan tetapi, tahukah kamu bahwa daun merupakan pabrik tanaman yang memproduksi bahan makanan yang dapat disimpan tumbuhan dalam bentuk buah, umbi batang, dan umbi akar.

Daun memiliki kloroplas yang mengandung zat hijau daun (klorofil). Klorofil dapat menangkap sinar matahari dan menyimpannya menjadi energi kimia. Klorofil ini berperan penting dalam fotosintesis. Proses fotosintesis dibagi menjadi dua tahapan, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang membutuhkan cahaya matahari, sedangkan reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya. Reaksi dari fotosintesis adalah sebagai berikut.

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Reaksi terang merupakan salah satu langkah dalam fotosintesis untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Reaksi terang ini berlangsung di dalam grana, sedangkan reaksi gelap di dalam stroma.

Katabolisme

Katabolisme merupakan kebalikan dari anabolisme. Katabolisme merupakan reaksi penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi. Contohnya katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.

Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme karbohidrat makhluk hidup dibedakan menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob. Ayo cermati uraian berikut.

Respirasi Aerob

Respirasi terjadi di dalam sel makhluk hidup. Oleh karena itu, disebut respirasi sel. Organel sel yang berfungsi untuk respirasi sel ini adalah mitokondria. Respirasi adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Pada proses respirasi aerob, terjadi perombakan. Pada respirasi ini, glukosa akan dioksidasi secara sempurna menjadi karbondioksida dan air untuk menghasilkan energi (ATP).

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O

Respirasi aerob dibagi menjadi tiga tahap reaksi, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transfer elektron. Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel, menghasilkan dua asam piruvat. Sebelum masuk ke tahap selanjutnya, di dalam mitokondria, asam piruvat diubah menjadi senyawa Asetil KoA (reaksi dekarboksilasi oksidatif) dan berlangsung dalam membran mitokondria.

Asam piruvat yang diubah menjadi senyawa Asetil KoA akan masuk ke dalam matriks mitokondria, tempat berlangsungnya daur krebs. Hasil reaksi daur krebs akan masuk ke ruang antarmembran, tempat transpor elektron berlangsung.

Hasil akhir dari tahap glikolisis menghasilkan dua molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, dan 2 molekul NADH. Dekarboksilasi oksidatif menghasilkan 2 NADH + 2 CO₂. Siklus krebs akan menghasilkan 4 molekul CO₂, 6 molekul NADH₂, 2 molekul FADH₂, dan 2 molekul ATP. Hasil akhir dari sistem transpor elektron adalah 34 molekul ATP dan 6 molekul H₂O (air).

Respirasi Anaerob

Saat tubuh kita melakukan pekerjaan yang berat seperti berolahraga atau membawa beban berat, tubuh kita akan kekurangan pasokan energi. Tubuh kita melakukan respirasi anaerob yaitu pernapasan sel tanpa oksigen. Respirasi anaerob sering disebut dengan fermentasi. Fermentasi ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol.

Fermentasi asam laktat adalah fermentasi glukosa yang menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dimulai dengan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat, kemudian berlanjut dengan perubahan asam piruvat menjadi asam laktat. Pada fermentasi asam laktat diperoleh 2 ATP.

Selain fermentasi asam laktat, ada juga fermentasi alkohol. Pada fermentasi alkohol, asam piruvat diubah menjadi etanol atau etil alkohol. Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.

Katabolisme Lemak

Jika kebutuhan energi dari karbohidrat tidak mencukupi maka akan terjadi oksidasi lemak untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh. Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Asetil KoA akan memasuki siklus Krebs dan menghasilkan energi seperti karbohidrat. Asam lemak dapat menggantikan glukosa di dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi.

Katabolisme Protein

Asam amino dihasilkan dari proses hidrolisis protein. Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino dalam tubuh berlebih akan digunakan sebagai sumber energi.
Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amina ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh. Setelah gugus amina dari asam amino dibuang, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga yang diubah menjadi asetil koenzim A.