Indikator 25: Proses Katabolisme Karbohidrat

 

Serangkaian reaksi biokimia dalam sel organisme hidup disebut dengan metabolisme. Pada metabolisme juga terjadi pertukaran zat dan energi yang terjadi dalam sel Metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana dengan melepaskan energi. Contoh: respirasi.

Respirasi Sel
Respirasi sel berlangsung di dalam mitokondria. Sebagai hasil oksidasi mitokondria terbentuk ATP. Suatu proses katabolisme yang memecah substrat seperti karbohidrat di dalam sel disebut respirasi sel. Reaksi katabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut.

C6H12O6+6O2 --> 6CO2+6H2O+36ATP (Energi)

Energi yang dibebaskan dari reaksi katabolisme di atas akan disimpan dalam bentuk molekul fosfat berenergi tinggi yang disebut ATP (adenosin triphosphat). Energi kimia yang dibebaskan, kemudian dimanfaatkan sel tubuh untuk melangsungkan berbagai jenis kerja biologi di dalam sel. Oleh karena itu, reaksi katabolisme disebut juga reaksi disimilasi.
Respirasi sel melibatkan berbagai enzim dan terdiri atas tahapan-tahapan, yaitu reaksi glikolisis, reaksi dekarboksilasi oksidatik, siklus Krebs, dan transpor elektron.

1. Glikolisis

glikolisis berlangsung dalam sitoplasma. Glikolisis merupakan pemecahan glukosa menjadi 2 asam piruvat dengan hasil samping berupa 2 NADH dan 2 ATP. Reaksi glikolisis sebagai berikut.

2. Dekarboksilasi oksidatif (piruvat oksidation)

asam piruvat hasil dari glikolisis memasuki mitokondria. Pada membrane dalam mitokondria, asam piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif membentuk asetil ko-A. reaksi dekarboksilasi oksidatif sebagai berikut

3. siklus krebs

siklues krebs terjadi dalam matriks mitokondria. Pada tahap ini akan dihasilkan senyawa-senyawa antara sebagai penyedia kerangka karbon senyawa lainya. Selain itu, juga akan dihasilkan 6 NADH, 4FADH₂, 2ATP dan 4CO₂. Siklus kreb sebagai berikut.

4. sistem transport electron

Sistem transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Tahap ini berfungsi mengoksidasi NADH atau NADPH₂ dan FADH₂ dari tahap-tahap sebelumnya. Elektron dan H+ dari senyawa-senyawa tersebut dialirkan melalui senyawa-senyawa penerima elektron seperti NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Setiap terjadi perpindahan elektron, energi yang terlepas digunakan untuk membentuk ATP. Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir pada proses tersebut.

Selanjutnya, oksigen bergabung dengan H+ membentuk H₂O. Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Oksidasi 1 NADH dapat menghasilkan 3 ATP. Adapun oksidasi 1 FADH₂ menghasilkan 2 ATP.

Pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH₂ terjadi dalam membran mitokondria. Namun, NADH hasil glikolisis dibentuk di dalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus dimasukkan ke dalam mitokondria. Pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 36.

Tahap	Bahan	Tempat	Hasil
Glikolisis	Glukosa	Sitosol	2 ATP,2 NADH,2 asam piruvat
Dekarboksilasi oksidatif	Asam piruvat	Matriks mitokondria	2 asetil Ko-A, 2CO2, 2NADH
Siklus krebs	Asetil ko-A	Matriks mitokondria	6NADH, 2FADH2, 4 CO2
Transport elektron	NADH dan FADH2	Membran dalam mitokondria	32 ATP, 6H2O

 

 

 

 

Soal dan pembahasan

 

1.      Fermentasi asam laktat ditandai dengan tidak terbentuknya

A.    ATP

B.     CO2

C.     NADH2

D.    Panas

E.     NADPH2
 

Pembahasan: Glikolisis pada sel hewan / manusia yang tidak diikuti dengan suplai oksigen ke dalam sel dapat membentuk asam laktat yang akan menyebabkan rasa pegal pada otot. Fermentasi asam laktat ditandai dengan terbentuknya ATP, CO2, NADH2, dan panas.

2. Definisi dari respirasi anaerob adalah …

A.    Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara terkendali untuk membebaskan energi

B.     Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan bantuan energi

C.    Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membebaskan energi

D.    Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan membebaskan energi.

E.     Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membutuhkan energi 

Pembahasan: Respirasi anaerob adalah reaksi pemecahan karbohidrat (organik) untuk memperoleh energi tanpa menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya.

3. Proses yang digambarkan pada persamaan reaksi dibawah ini adalah ...

Glukosa -----> asam laktat + ATP

A.       anabolisme

B.       fermentasi

C.       fotosintesis

D.       kemosintesis

E.        sintesis senyawa lain

Pembahasan: Pada kondisi anaerobik (tidak tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi. Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazim dinamakan fermentasi.
 

4. Jenis respirasi yang dilakukan oleh Sacharomyces sp atau khamir adalah …

A.        respirasi aerob

B.         respirasi anaerob

C.        fermentasi alcohol

D.        fermentasi asam laktat

E.         proses menghasilkan peroksida

Pembahasan: Fermentasi Alkohol pada umumnya dilakukan oleh khamir (ragi) dari jenis Saccharomyces. Fermentasi alkohol digunakan dalam proses pembuatan tapai ketan, tapai singkong, bir, tuak dan anggur.

5. Fermentasi yang menghasilkan zat antara berupa CO2 adalah ...

A.        Alcohol

B.         Laktat

C.         Asetat

D.        Aspartat

E.         Cuka

Pembahasan: Berdasarkan hasil reaksi fermentasi alkohol:
         2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
          asam piruvat                           etanol/alcohol

 

6. Fermentasi merupakan suatu proses pemecahan molekul gula menjadi molekul yang lebih sederhana dengan menggunakan ....

A.        enzim dan oksigen

B.         enzim tanpa oksigen

C.         enzim

D.        oksigen

E.         karbondioksida

Pembahasan: Karena pada fermentasi alkohol, asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2 dikeluarkan) dan dikatalisis oleh enzim alkohol dehidrogenase menjadi alkohol  dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta membebaskan energi/kalor. Proses ini berlangsung tanpa menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir.

7. Pada metabolisme glukosa, proses penguraian karbohidrat menjadi laktat tanpa melibatkan O2 terjadi melalui peristiwa ….

A.        fermentasi

B.         glikolisis

C.         glikolisis anaerob

D.        respirasi

E.         bio-energi

Pembahasan: Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi dan asam laktat.

8. Berikut ini merupakan hasil dari kegiatan metabolisme pada organisme hidup
   1. ATP                         5. etanol
   2. asam asetat              6. O2
   3. asam piruvat            7. CO2
   4. glukosa
   pada fermentasi yang dilakukan Saccharomyces diperoleh hasil .....

A.    1, 4, dan 5

B.     1, 5, dan 7

C.     2, 4, dan 6

D.    3, 4, dan 7

E.     3, 5, dan 6

Pembahasan: Fermentasi yang dilakukan saccharomyces adalah fermentasi alkohol. Hasil yang diperoleh dari fermentasi alkohol tersebut ialah ATP, Etanol dan CO2.

9. Hasil yang diperoleh dari fermentasi asam laktat dan fermentasi alcohol masing-masing adalah…

A.    asam susu dan methanol

B.     asam laktat dan alcohol

C.     Asam cuka dan fenol

D.    asam susu dan fenol

E.     asam cuka dan methanol

Pembahasan: Berdasarkan hasil reaksi:
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH   + 47  kkal  
        asam piruvat                       asam laktat
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
          asam piruvat                           etanol/alkoho

10. Sel ragi dapat melakukan fermentasi karena mengandung..... 

A.    Alkohol

B.     Enzim

C.     Karbohidrat

D.    Glukosa

E.     Asam

Pembahasan: Karena Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :
Ragi dapat melakukan fermentasi alkohol karena mengandung karbohidrat. Dimana karbohidrat ini akan melalui tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP. Kemudian melalui tahap pembentukan alkohol ( fermentasi alkohol) dan akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain yaitu alkohol. Energi (ATP) yang dihasilkan dari proses ini sekitar 2 ATP.

11. Pernyataan manakah di bawah ini yang benar ?

A.    Amilum harus dijadikan glukosa dahulu sebelum direspirasi aerob maupun anaerob

B.     O2 hanya diperlukan pada respirasi aerob, tetapi H2O terbentuk baik pada respirasi aerob maupun anaerob

C.     Jumlah makanan yang sama yang direspirasi aerob maupun anaerob, akan menghasilkan jumlah energi yang sama pula

D.    CO2 dan H2O terbentuk baik pada respirasi aerob maupun anaerob

E.     Respirasi anaerob hanya berlangsung pada substratnya dan respirasi aerob berlangsung pada sel

Pembahasan:

• Amilum merupakan polisakarida ( senyawa kompleks ) yang tidak bisa langsung terurai apabila dioksidasi sehingga harus dalam bentuk monosakarida ( Gkujosa , Fructosa , Galaktosa dll)
• Makanan meskipun ukuran sama tidak menghasilkan kalori yang sama , misal 1 gram Lemak akan menghasilkan 9,3 kalori dibandingkan karbohidrat dan protein dalam jumlah sama ( 1 gram - 4,1 kalori) karena lemak akan dikatabolisme menghasilkan dua senyawa yaitu asam lemak dan gliserol

12. Sebelum siklus asam sitrat, asam piruvat yang diproduksi pada glikolisis pertama sekali dikonversi menjadi :

A.    Koenzim A

B.     Asetil Koenzim A

C.     Oksiasi piruvat

D.    Sitrat

E.     Etanol

Pembahasan: Glukosa diubah menjadi asam piruvat, asam piruvat diubah menjadi asetil KoA

13. Respirasi aerob terjadi melalui beberapa tahap. Sebelum memasuki siklus Krebs, asam piruvat terlebih dahulu membentuk ...

A.                     asetil ko-A

B.                      asam oksaloasetat

C.                      suksinil ko-A

D.                     asam suksinat

E.                      koenzim A

Pembahasan: Molekul inisiator untuk siklus Krebs berasal dari perubahan 2 mol asam piruvat hasil glikolisis menjadi 2 mol asetil koA hasil dari dekarboksilasi oksidatif asam piruvat di matriks mitokondria.

14. Reaksi yang memanfaatkan energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul yang lebih sederhana disebut….

A.    katabolisme

B.     oksidasi

C.    anabolisme

D.    reaksi kimia

E.     air

Pembahasan: Anabolisme dapat dicontohkan pada reaksi fotosintesis. Fotosintesis merupakan reaksi pembentukan senyawa kompleks glukosa dari molekul sederhana berupa air dan karbondioksida dengan membutuhkan energi cahaya yang berlangsung di klorofil.

15. Suatu enzim yang terdapat dalam hati dengan konsentrasi yang tinggi, bekerja pada peroksida air dengan menghasilkan air dan oksigen adalah enzim ...

A.    katalase

B.     dehidrogenase

C.     peroksidase

D.    dehidrase

E.     oksigenase

Pembahasan: Enzim yang dihasilkan oleh hati adalah enzim katalase. Enzim ini berperan memecah senyawa peroksida air (H2O2) yang bersifat racun menjadi H2O dan O2 dengan reaksi sebagai berikut:

                  Katalase
2H2O2 -------------------> 2H2O + O2