Biologi

Pengertian Katabolisme: proses, tujuan, tahapan

Katabolisme adalah fenomena yang lain dari dua fase metabolisme yang melibatkan pemecahan molekul yang lebih besar menjadi unit yang lebih kecil untuk mencapai energi. Sejumlah besar energi dilepaskan oleh reaksi katabolik yang kemudian dimanfaatkan oleh reaksi anabolik untuk melakukan aktivitas dan reaksi tubuh lainnya yang melibatkan proses tumbuh, penyembuhan, membangun dan pertumbuhan.

Pemecahan makanan melalui proses pencernaan dan memperoleh energi untuk aktivitas tubuh adalah demonstrasi pemotongan yang jelas dari katabolisme dan reaksi katabolik. Protein, ketika dikonsumsi sebagai makanan, dipecah menjadi unit asam amino yang lebih kecil, dan energi dilepaskan, protein juga dipecah menjadi glukosa, glikogen semakin banyak memecah akan melepaskan energi menjadi glukosa. Semua molekul yang lebih besar terurai menjadi unit yang lebih kecil yang melepaskan energi yang dibutuhkan oleh anabolisme untuk mencapai tujuan.

Katabolisme adalah serangkaian reaksi di mana bahan organik dihancurkan. Ini merupakan tahap utama dari dua proses metabolisme. Ini bertentangan dengan anabolisme yang mensitesis melekul sederhana menjadi lebih kompleks. Dengan kata lain, zat kompleks terdegradasi dalam katabolisme menjadi zat yang jauh lebih sederhana. Proses ini melepaskan energi, inilah sebabnya katabolisme merupakan reaksi eksergonik.

Selain itu, selama reaksi katabolisme, atom hidrogen dan elektron dihilangkan untuk melepaskan energi. Ini berarti ada proses oksidasi. Untuk alasan ini, oksigen berperan penting dalam katabolisme. Energi yang diperoleh dari reaksi katabolik digunakan oleh organisme untuk melakukan aktivitas vitalnya. Karbohidrat, seperti glukosa (gula), adalah salah satu zat yang paling sering terdegradasi untuk energi, karena mudah terurai.

Apa itu Katabolisme

Metabolisme terdiri dari dua bagian utama: anabolisme dan katabolisme. Katabolisme adalah serangkaian proses metabolisme yang memecah molekul besar. Molekul yang lebih kompleks ini dipecah untuk menghasilkan energi yang diperlukan untuk berbagai fungsi tubuh. Energi tersebut digunakan untuk membangun atau proses anabolik.

Tujuan Katabolisme

Katabolisme adalah serangkaian proses metabolisme yang memecah molekul besar. Katabolisme termasuk memecah dan mengoksidasi molekul makanan. Tujuan dari reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik. Sifat yang tepat dari reaksi katabolik ini berbeda dari organisme ke organisme; organisme dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi dan karbon, kelompok nutrisi utama mereka. Molekul organik digunakan sebagai sumber energi oleh organotrof, sedangkan litotrof menggunakan substrat anorganik dan fototrof menangkap sinar matahari sebagai energi kimia.

Proses Katabolisme

KatabolismeSemua bentuk metabolisme yang berbeda ini bergantung pada reaksi redoks yang melibatkan transfer elektron dari molekul donor yang berkurang seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida atau ion besi ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat atau sulfat. Pada hewan reaksi ini melibatkan molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Dalam organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan cyanobacteria, reaksi transfer elektron ini tidak melepaskan energi, tetapi digunakan sebagai cara menyimpan energi yang diserap dari sinar matahari.

Proses reaksi katabolisme yang paling umum pada hewan dapat dipisahkan menjadi tiga tahap utama. Pada awalnya, molekul organik besar seperti protein, polisakarida, atau lipid dicerna ke dalam komponen yang lebih kecil di luar sel. Selanjutnya, molekul yang lebih kecil ini diambil oleh sel dan dikonversi menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (asetil-KoA), yang melepaskan sejumlah energi. Akhirnya, kelompok asetil pada CoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida dalam siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, melepaskan energi yang disimpan dengan mengurangi koenzim nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) menjadi NADH.

Makromolekul seperti pati, selulosa atau protein tidak dapat dengan cepat diambil oleh sel dan harus dipecah menjadi unit yang lebih kecil sebelum mereka dapat digunakan dalam metabolisme sel. Beberapa kelas umum enzim mencerna polimer ini. Enzim pencernaan ini termasuk protease yang mencerna protein menjadi asam amino, serta glikosida hidrolase yang mencerna polisakarida menjadi monosakarida. Mikroba mengeluarkan enzim pencernaan ke dalam lingkungan mereka, sementara hewan hanya mengeluarkan enzim ini dari sel-sel khusus dalam usus mereka. Asam amino atau gula yang dilepaskan oleh enzim ekstraseluler ini kemudian dipompa ke dalam sel oleh protein transpor aktif spesifik. Skema disederhanakan dari katabolisme karbohidrat, protein dan lemak ditunjukkan pada.

Katabolisme pada organisme yang berbeda

Sifat tepat dari reaksi katabolik ini berbeda dari organisme ke organisme dan organisme dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi dan karbonnya:

  • dalam organotrof, sumber organik digunakan sebagai sumber energi
  • dalam litotrof, substrat anorganik digunakan
  • dalam fototrof, sinar matahari digunakan sebagai energi kimia

Reaksi umum dasar dalam katabolisme termasuk reaksi redoks yang melibatkan transfer elektron dari molekul donor yang berkurang seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida atau ion besi ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat atau sulfat.

Pada manusia dan hewan, reaksi redoks melibatkan molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air.

Dalam organisme fotosintetik seperti tanaman dan cyanobacteria, reaksi transfer elektron ini tidak melepaskan energi. Reaksi ini hanya membantu menyimpan energi yang diserap dari sinar matahari.

Tahapan katabolisme

Katabolisme dapat dipecah menjadi 3 tahap utama.

Tahap 1 – Tahap Pencernaan

Molekul organik besar seperti protein, lipid dan polisakarida dicerna ke dalam komponen yang lebih kecil di luar sel. Tahap ini bertindak atas pati, selulosa atau protein yang tidak dapat langsung diserap oleh sel dan perlu dipecah menjadi unit yang lebih kecil sebelum mereka dapat digunakan dalam metabolisme sel.

Enzim pencernaan termasuk glikosida hidrolase yang mencerna polisakarida menjadi monosakarida atau gula sederhana.

Enzim utama yang terlibat dalam pencernaan protein adalah pepsin yang mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida nonspesifik pada pH optimal 2. Dalam lumen usus kecil, pankreas mengeluarkan zimogen tripsin, ckimotripsin, elastase dll. Enzim proteolitik ini memecah protein turun menjadi asam amino bebas serta dipeptida dan tripeptida. Asam amino bebas serta di dan tripeptida diserap oleh sel-sel mukosa usus yang kemudian dilepaskan ke dalam aliran darah di mana mereka diserap oleh jaringan lain.

Asam amino dan gula kemudian dipompa ke dalam sel oleh protein transpor aktif spesifik.

Tahap 2 – Melepaskan energi

Setelah dipecah, molekul-molekul ini diambil oleh sel dan dikonversi menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (asetil-KoA), yang melepaskan sejumlah energi.

Tahap 3

Gugus asetil pada CoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida dalam siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, melepaskan energi yang disimpan dengan mengurangi koenzim Nikotinamida adenina dinukleotida (NAD +) menjadi NADH.

Pemecahan karbohidrat

Ketika karbohidrat kompleks dipecah, mereka membentuk gula sederhana atau monosakarida. Ini diambil oleh sel. Setelah masuk gula ini menjalani glikolisis, di mana gula seperti glukosa dan fruktosa diubah menjadi piruvat dan beberapa ATP dihasilkan. Piruvat adalah zat antara dalam beberapa jalur metabolisme, tetapi sebagian besar diubah menjadi asetil-KoA dan dimasukkan ke dalam siklus asam sitrat atau siklus Kreb.

Dalam siklus asam sitrat lebih banyak ATP dihasilkan oleh monosakarida. Produk yang paling penting adalah NADH, yang terbuat dari NAD + karena asetil-KoA teroksidasi. Oksidasi ini melepaskan karbon dioksida sebagai produk limbah.

Ketika tidak ada oksigen, glikolisis menghasilkan laktat, melalui enzim laktat dehidrogenase, mengoksidasi ulang NADH menjadi NAD + untuk digunakan kembali dalam glikolisis.

Glukosa juga dapat dipecah oleh jalur pentosa fosfat, yang mengurangi NADPH koenzim dan menghasilkan gula pentosa seperti ribosa, komponen gula dari asam nukleat.

Pemecahan asam amino

Protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino digunakan untuk mensintesis protein dan biomolekul lainnya, atau dioksidasi menjadi urea dan karbon dioksida sebagai sumber energi.

Dalam proses oksidasi, pertama-tama gugus amino dihilangkan oleh transaminase. Gugus amino dimasukkan ke dalam siklus urea, meninggalkan kerangka karbon terdeaminasi dalam bentuk asam keto.

Asam keto ini memasuki siklus asam sitrat. Glutamat, misalnya, membentuk α-ketoglutarat. Beberapa amina juga dapat diubah menjadi glukosa, melalui glukoneogenesis.

Beberapa protein sangat stabil, yang lainnya berumur pendek. Protein berumur pendek biasanya memainkan peran metabolisme penting. Masa hidup singkat protein ini memungkinkan sel untuk dengan cepat menyesuaikan diri dengan perubahan kondisi metabolisme sel.

Pemecahan lipid

Lemak di katabolisme oleh hidrolisis menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Gliserol memasuki glikolisis dan asam lemak dipecah oleh beta oksidasi untuk melepaskan asetil-KoA. Asetil co-A ini mencapai siklus asam sitrat berikutnya. Asam lemak melepaskan lebih banyak energi pada oksidasi daripada karbohidrat karena karbohidrat mengandung lebih banyak oksigen dalam strukturnya.

Kalori diperoleh dengan oksidasi lengkap:

  • Karbohidrat menghasilkan 4 kkal / g.
  • Karbohidrat harus disimpan dengan air dan masing-masing 1g glikogen dihidrasi dengan air 2g. Karbohidrat terhidrasi: 1,3 kkal / g
  • Lemak: 9 kkal / g (lemak tidak terhidrasi)
  • Protein: 4 kkal / g

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *