Katabolisme

   Katabolismeadalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandungenergi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuanutama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalamsenyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen(aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen(anaerob) disebut fermentasi (Praweda,2000).

1.     Respirasi

Menurut Siregar (2010) Berdasarkan kebutuhan akanoksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukanoksigen) dan respirasi anaerobik (tidak membutuhkan  oksigen). makhlukhidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista, cendawan, maupun sel hewan danmanusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun malam. Ditinjau dari bentuknyarespirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal(dalam). Respirasi eksternal meliputi proses pengambilan oksigen danpengeluaran karbondioksida dan uap air antara makhluk hidup denganlingkungannya, misalnya pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Respirasi internaldisebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini terjadi di dalam sel,yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.
Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasiinternal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasianaerobik (tidak membutuhkan oksigen).
3.1.1. Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosasecara sempurna menjadi CO2, H2O, dan menghasilkan energi sebesar 38 ATP. Padapernapasan ini, pembebasan energi menggunakan oksigen bebas dari udara. Padatumbuhan, oksigen yang dibutuhkan diperoleh dari udara melalui mulut daun danlentisel. Zat organik terutama karbohidrat dipecahkan. Dalam respirasi aerob,glukosa dioksidasi oleh oksigen, dan reaksi kimianya dapat digambarkan sebagaiberikut:

mthri
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 —-> 6 CO2 + 12 H2O + 675 kal
klorofil

Dalam kenyataan, reaksi yang terjadi tidaksesederhana itu. Banyak tahapan reaksi yang terjadi dari awal hinggaterbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi tiga tahapan,yaitu: glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron (lihat Gambar3.1)
Gambar 3.1. Respirasi aerob (Campbell, 2006).
3.1.1.1. Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa (terdiridari 6 atom C) menjadi asam piruvat (terdiri dari 3 atom C). Reaksi inimelepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan NADH2. Glikolisis terjadi disitoplasma dan tidak memerlukan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut:
C6H12O6 —-> 2 asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH +2H+
Asam piruvat yang dihasilkan akan memasukimitokondria untuk melakukan siklus Krebs. Namun sebelum memasuki siklus Krebs,asam piruvat (3C) ini diubah terlebih dahulu menjadi asetil koA (2C) di dalammatriks mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Senyawa selainglukosa, misalnya fruktosa, manosa, galaktosa, dan lemak dapat pula mengalamimetabolisme melalui jalur glikolisis dengan bantuan enzim-enzim tertentu.
3.1.1.2. Siklus Krebs
Siklus Krebs merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koAyang direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam sitrat (6C).Selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yangakhirnya akan membentuk oksaloasetat lagi.
Pada siklus Krebs dihasilkan energi dalam bentukATP dan molekul pembawa hidrogen, yaitu : NADH dan FADH2. Hidrogen yangterdapat dalam NADH dan FADH2 tersebut akan dibawa ke sistem transpor elektron.Seluruh tahapan reaksi dalam siklus Krebs terjadi di dalam mitokondria. Dalamsiklus ini, asetil koA dioksidasi secara sempurna menjadi CO2
3.1.1.3. Transpor Elektron
Transpor elektron adalah serangkaian reaksi pemindahan elektron melalui prosesreaksi redoks (reduksi-oksidasi). Hidrogen yang terdapat pada molekul NADHserta FADH2 ditranspor dalam serangkaian reaksi redoks yang melibatkan enzim,sitokrom, quinon, pirodoksin, dan flavoprotein. Pada akhir transport elektron,oksigen akan mengoksidasi elektron dan ion H menghasilkan air (H20). Transportelektron terjadi pada membran dalam mitokondria.
3.1.2. Respirasi anaerob
Pernahkah kalian membuat atau melihat cara membuat tape ? Tape dibuat darisingkong yang dikukus lalu ditaburi dengan ragi. Jika setelah diberi ragisingkong tersebut dibiarkan dalam udara terbuka maka kalian tidak mendapatkantape yang diinginkan, mengapa demikian ?Pembuatan tape merupakan salah satucontoh proses fermentasi yang menghasilkan alkohol. Fermentasi alkoholmerupakan proses respirasi anaerob, yang tidak memerlukan oksigen. Oleh karenaitu jika membuat tape, singkong yang telah ditaburi dengan ragi tersebutdisimpan dalam ruang tertutup yang tidak atau sedikit mengandung udara.Misalnya setelah singkong beragi tersebut ditaruh dalam panci, kemudian pancitersebut dibungkus rapat dengan kain agar kondisinya menjadi anaerob.
Respirasi anaerob merupakan serangkaian reaksienzimatis yang memecah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen.Pada manusia, respirasi anaerob menghasilkan asam laktat sehingga menyebabkanrasa lelah, sedangkan pada tumbuhan, ragi, reaksi ini menghasilkan CO2 danalkohol. Respirasi anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP.
Gambar 3.2 Respirasi anaerob menghasilkan:asamlaktat (A) atau etanol (B).
Respirasi anaerob, disebut fermentasi atauperagian. Pada umumnya respirasi ini terjadi pada tumbuhan, fungi dan bakteri.Proses fermentasi sering disebut sesuai dengan hasil akhir yang terbentuk. Misalnya:fermentasi alkohol bila hasil akhir fermentasiberupa alkohol. Menurut hasilsamping yang terbentuk, maka fermentasi dibedakan atas:
a. fermentasi alkohol pada ragi (khamir) danbakteri anaerobik.
b. fermentasi asam laktat pada umumnya di sel otot.
c. fermentasi asam sitrat pada bakteri heterotrof.
Bahan baku respirasi anaerobik pada peragianadalah glukosa, disamping itu juga terdapat fruktosa, galaktosa, dan manosa.Hasil akhirnya adalah alkohol, karbon dioksida, dan energi. Alkohol bersifatracun bagi sel-sel ragi. Sel-sel ragi hanya tahan terhadap alkohol pada kadar9-18%. Lebih tinggi dari kadar tersebut, proses alkoholisasi (pembuatanalkohol) terhenti. Hal tersebut merupakan suatu kendala pada industri pembuatanalkohol.
Oleh karena glukosa tidak terurai lengkap menjadiair dan karbon dioksida, maka energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingk anrespirasi aerobik. Pada respirasi aerobik dihasilkan 675kal, sedangkan padarespirasi anaerobik hanya dihasilkan 21 kal. seperti reaksi dibawah ini:
C6H12O6 —–> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 21 kal
Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwaoksigen tidak diperlukan. Bahkan, bakteri anaerobik seperti Clostridium tetani(penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas.Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka dalam atau tertutup sehingga memberikemungkinan bakteri Clostridium tersebut tumbuh subur karena dalam lingkungananaerob.

2.     Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salahsatu bentuk respirasianaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yangmendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengantanpa akseptor elektron eksternal (Wikipedia, 2011).

DAFTAR PUSTAKA

Praweda. 2000. Katabolisme. http://bebas.ui.ac.id/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0116%20Bio%203-1e.htm.diakses tanggal 23 September 2011.

Siregar, Ameilia. 2010. Katabolisme (Respirasi). http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/biologi-pertanian/metabolisme-sel/katabolisme-respirasi/.diakses tanggal 23 September 2011.

Wikipedia. 2011. Fermentasi. http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi.diakses tanggal 23 September 2011.