Pengertian dan Jenis Katabolisme – Katabolisme adalah serangkaian proses metabolisme yang memecah molekul besar. Ini termasuk memecah dan mengoksidasi molekul makanan.
Tujuan dari reaksi katabolik adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik. Sifat dari reaksi-reaksi katabolik berbeda dari organisme ke organisme; organisme dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber-sumber energi dan karbon, kelompok nutrisi utama mereka.
Molekul organik digunakan sebagai sumber energi dengan organotrophs, sementara lithotrophs menggunakan substrat anorganik dan phototrophs menangkap sinar matahari sebagai energi kimia.
Semua bentuk yang berbeda dari metabolisme tergantung pada reaksi redoks yang melibatkan transfer elektron dari molekul donor yang berkurang seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida atau ion besi untuk molekul akseptor seperti oksigen, nitrat atau sulfat.
Pada hewan reaksi ini melibatkan molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Dalam organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan cyanobacteria, reaksi transfer elektron ini tidak melepaskan energi, tetapi digunakan sebagai cara untuk menyimpan energi yang diserap dari sinar matahari.
Yang paling umum dari reaksi katabolik pada hewan dapat dipisahkan menjadi tiga tahap utama. Pada bagian pertama, molekul organik besar seperti protein, polisakarida, atau lipid dicerna menjadi komponen-komponen yang lebih kecil di luar sel.
Selanjutnya, molekul-molekul yang lebih kecil diambil oleh sel-sel dan diubah menjadi molekul lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (asetil-KoA), yang melepaskan beberapa energi. Akhirnya, kelompok asetil pada KoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida dalam siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, melepaskan energi yang disimpan dengan mengurangi koenzim nikotinamida adenin dinukleotida (NAD +) ke NADH.
Makromolekul seperti pati, selulosa atau protein tidak dapat dengan cepat diambil oleh sel-sel dan harus dipecah menjadi unit-unit yang lebih kecil sebelum mereka dapat digunakan dalam metabolisme sel.
Beberapa kelas umum enzim mencerna polimer tersebut. Ini merupakan enzim pencernaan termasuk protease yang mencerna protein menjadi asam amino, serta hidrolase glikosida yang mencerna polisakarida menjadi monosakarida. Mikroba mensekresikan enzim pencernaan ke dalam lingkungan mereka, sementara hewan hanya mengeluarkan enzim dari sel-sel khusus dalam usus mereka.
Asam amino atau gula yang dikeluarkan oleh enzim ekstraseluler kemudian dipompa ke dalam sel dengan transpor aktif protein tertentu. Skema sederhana dari katabolisme karbohidrat, protein dan lemak ditunjukkan pada pada gambar.
Katabolisme Karbohidrat
Katabolisme karbohidrat adalah pemecahan karbohidrat menjadi unit yang lebih kecil. Karbohidrat biasanya dibawa ke sel setelah mereka telah dicerna menjadi monosakarida. Setelah masuk, rute utama pemecahan adalah glikolisis, di mana gula seperti glukosa dan fruktosa diubah menjadi piruvat dan beberapa ATP dihasilkan. Piruvat merupakan perantara di beberapa jalur metabolisme, tetapi sebagian besar diubah menjadi asetil-KoA dan dimasukkan ke dalam siklus asam sitrat.
Meskipun beberapa ATP dihasilkan dalam siklus asam sitrat, produk yang paling penting adalah NADH, yang terbuat dari NAD+ sebagai asetil-KoA teroksidasi. Oksidasi ini melepaskan karbon dioksida sebagai produk limbah. Dalam kondisi anaerob, glikolisis menghasilkan laktat, melalui enzim laktat dehidrogenase re-oksidasi NADH ke NAD+ untuk digunakan kembali dalam glikolisis.
Jalur Fosfat Pentosa
Jalur alternatif untuk pemecahan glukosa adalah jalur fosfat pentosa, yang mengurangi koenzim NADPH dan menghasilkan gula pentosa seperti ribosa, komponen gula asam nukleat. Lemak dikatabolis oleh hidrolisis untuk membebaskan asam lemak dan gliserol. Gliserol memulai glikolisis dan asam lemak dipecah oleh oksidasi beta untuk melepaskan asetil-KoA, yang kemudian dimasukkan ke dalam siklus asam sitrat. Asam lemak melepaskan lebih banyak energi pada oksidasi daripada karbohidrat karena karbohidrat mengandung lebih banyak oksigen dalam struktur mereka.
Asam amino yang baik digunakan untuk mensintesis protein dan biomolekul lainnya, atau teroksidasi menjadi urea dan karbon dioksida sebagai sumber energi. Oksidasi jalur dimulai dengan penghapusan gugus amino oleh transaminase. Gugus amino dimasukkan ke dalam siklus urea, meninggalkan kerangka karbon deaminasi dalam bentuk asam keto. Beberapa asam keto ini perantara dalam siklus asam sitrat, misalnya deaminasi bentuk glutamat α-ketoglutarat. Asam amino glucogenic juga dapat dikonversi menjadi glukosa melalui glukoneogenesis.
Ringkasan
Tujuan dari reaksi katabolik adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik.
Mikroba hanya mengeluarkan enzim pencernaan ke dalam lingkungan mereka, sementara hewan hanya mengeluarkan enzim dari sel-sel khusus dalam usus mereka.
Lemak dikatabolisme oleh hidrolisis untuk membebaskan asam lemak dan gliserol.
Asam amino yang baik digunakan untuk mensintesis protein dan biomolekul lainnya, atau teroksidasi menjadi urea dan karbon dioksida sebagai sumber energi.
Karbohidrat biasanya dibawa ke sel setelah dicerna menjadi monosakarida dan kemudian diproses di dalam sel melalui glikolisis.
Katabolisme adalah Metabolisme destruktif, biasanya meliputi pelepasan energi dan kerusakan material.
Asetil KoA adalah Asetil koenzim A atau asetil-KoA merupakan molekul penting dalam metabolisme, yang digunakan dalam banyak reaksi biokimia. Fungsi utamanya adalah untuk menyampaikan atom karbon dalam gugus asetil ke siklus asam sitrat (Siklus Krebs ) untuk dioksidasi untuk produksi energi.
Polimer adalah Sebuah molekul yang panjang atau lebih besar terdiri dari rantai atau jaringan banyak unit berulang, yang dibentuk oleh ikatan kimia bersama-sama banyak molekul kecil yang identik atau mirip yang disebut monomer. Polimer dibentuk dengan polimerisasi, yang bergabung dari banyak molekul monomer.