Katabolisme Karbohidrat
Struktur karbohidrat
Karbohidrat merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida
Fungsi dari Karbohidrat
1. Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism
2. Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA
3. Merupakan elemen structural dari dinding sel tanaman maupun bakteri.
4. Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel .
Proses Katabolisme Karbohidrat
Pada Proses katabolisme karbohidrat, sering disebut dengan glikolosis yaitu proses degradasi. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi menjadi 2 Fase, yaitu:
- 5 langkah pertama yang disebut fase preparatory
- 5 langkah terakhir yang disebut fase payoff
Fase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.
Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg2+.
Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi 1.
Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.
Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.
Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat.
15 Contoh Soal :
1. Fermentasi asam laktat ditandai dengan tidak terbentuknya...
A. ATP
B. CO2
C. NADH2
D. Panas
E. NADPH2
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
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
4. Jenis respirasi yang dilakukan oleh Sacharomyces sp atau khamir adalah …
A. respirasi aerob
B. respirasi anaerob
C. fermentasi alkohol
D. fermentasi asam laktat
E. proses menghasilkan peroksida
5. Fermentasi yang menghasilkan zat antara berupa CO2 adalah …
A. Alcohol
B. Laktat
C. Asetat
D. Aspartat
E. Cuka
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
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
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
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
10. Sel ragi dapat melakukan fermentasi karena mengandung.....
A. Alkohol
B. Enzim
C. Karbohidrat
D. Glukosa
E. Asam
11. Reaksi respirasi yang berlangsung pada tahap pertama adalah ….
A. glikolisis
B. dekarboksilasi oksidatif
C. siklus Krebs
D. transpor elektron
E. fotosintesis
12. Respirasi menghasilkan produk berupa ….
A. sukrosa
B. CO
C. CO2 dan air
D. glukosa
E. oksigen
13. Glikolisis menghasilkan energi sebanyak ….
A. 1 ATP
B. 2 ATP
C. 3 ATP
D. 4 ATP
E. 5 ATP
14. Pigmen yang berfungsi menyerap energi cahaya, yakni ….
A. kloroplas
B. klorofil
C. xantofil
D. karoten
E. fukoxantin
15. Pada fermentasi alkohol didahului dengan ….
A. pengubahan asam piruvat menjadi asam asetat dan CO2
B. pengubahan asam piruvat menjadi asam laktat dan O2
C. pengubahan asam piruvat menjadi asam asetat dan H2O
D. pengubahan asam asetat menjadi asam piruvat
E. pengubahan asam asetat menjadi asam piruvat dan CO2
Pembahasan:
1. Jawaban : E
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. Jawaban: C
Respirasi anaerob adalah reaksi pemecahan karbohidrat (organik) untuk memperoleh energi tanpa menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya.
3. Jawaban: B
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. Jawaban: C
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. Jawaban: A
Berdasarkan hasil reaksi fermentasi alkohol:
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
asam piruvat etanol/alkohol
6. Jawaban: B
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. Jawaban: B
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. Jawaban: B
Fermentasi yang dilakukan saccharomyces adalah fermentasi alkohol. Hasil yang diperoleh dari fermentasi alkohol tersebut ialah ATP, Etanol dan CO2.
9. Jawaban: B
Berdasarkan hasil reaksi:
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal
asam piruvat asam laktat
2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
asam piruvat etanol/alkohol
10. Jawaban: D
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. Jawaban : A
Reaksi respirasi yang berlangsung pada tahap pertama adalah glikolisis
Respirasi menghasilkan produk berupa CO2 dan air
12. Jawaban: C
Respirasi menghasilkan produk berupa CO2 dan air
13. Jawaban: B
Glikolisis menghasilkan energi sebanyak 2 ATP
14. Jawaban: B
Klorofil merupakan pigmen yang berfungsi menyerap energi cahaya.
15. Jawaban: A
Pada fermentasi alkohol didahului dengan pengubahan asam piruvat menjadi asam asetat dan CO2.
Daftar pustaka:
1. Adip Ma'rifu Sururi, Dhara Nurani. Detik-detik Ujian Nasional: Biologi. Tahun Pelajaran 2014/2015. Klaten: PT Intan Pariwawa, 2015
2. Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1. jakarta: Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar