Katabolisme Karbohidrat: Pengertian dan Prosesnya

Pengertian katabolisme karbohidrat adalah proses penguraian atau pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosina trifosfat). Proses katabolisme yang menghasilkan energi ini terjadi dalam sel sehingga disebut respirasi internal (respirasi sel).

Karbohidrat untuk respirasi sel berupa gula heksosa, yaitu glukosa. Glukosa akan dioksidasi (reaksi yang membutuhkan O2 untuk menghasilkan energi secara bertingkat melalui serangkaian reaksi yang disebut respirasi aerob. Tetapi, jika persediaan O2 di dalam tubuh kurang cukup maka akan terjadi respirasi anaerob.

Katabolisme Karbohidrat

1. Respirasi Aerob

Reaksi respirasi aerob melibatkan penggunaan oksigen. Secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut.

C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6Co2 + Energi (ATP dan Panas)

Reaksi kimia pada respirasi aerob dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif (reaksi transisi/reaksi antara), siklus Krebs (siklus asam sitrat), dan rantai transpor elektron.

Dalam pembentukan ATP perlu enzim ATP sintase. Enzim ini bekerja bagaikan pompa ion. Sumber daya ATP sintase bersumber dari perbedaan konsentrasi H+ pada sisi berlawanan dari membran dalam mitokondria. Satu molekul NADH menghasilkan energi 3 ATP, sedangkan FADH2 menghasilkan energi 1/3 lebih kecil atau sebesar 2 ATP, karena FADH2 menambahkan elektronnya ke rantai transpor ekektron pada tingkat yang lebih rendah dari NADH.

Perhitungan jumlah ATP yang dihasilkan pada respirasi aerob sebesar 38 ATP dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Penguraian ATP menjadi ADP dan Pi akan menghasilkan energi sebanyak 7,3 kkal. Oksidasi sempurna satu molekul gula dapat menghasilkan energi sebanyak 686 kkal. Jadi, efisiensi respirasi aerob diperkirakan sebesar (73×8)/686 atau 40%. Energi sisanya hilang sebagai panas untuk mempertahankan suhu tubuh (370C)

Jadi, jumlah ATP pada reaksi aerob = 4+34 = 38 ATP.

Keterangan:
1 NADH = 3 ATP
1 FADH2 = 2 ATP

2. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam bahan bakar organik (misalnya karbohidrat) melalui serangkauian reaksi tanpa menggunakan oksigen. Reaksi pada respirasi anaerob tidak melibatkan oksigen sehingga digunakan senyawa tertentu seperti asam piruvat (3 C) atau asetaldehida (2 C) sebagai akseptor (penerima) elektron akhir dan mengikat H+.

Respirasi anerob disebut juga fermentasi. Fermentasi dapat terjadi pada jamur bersel satu, bakteri yang hidup di rawa/lumpur yang miskin oksigen, sel hewan, maupun sel manusia. Beberapa bakteri hidup secara aerob pada lingkungan yang cukup oksigen, tetapi pada saat lingkungan miskin oksigen respirasinya terjadi secara anaerob.

Respirasi anaerob terdiri atas dua tahapan reaksi, yaitu glikolisis dan transfer elektron. Proses glikolisis respirasi anerob sama dengan respirasi aerob, yaitu setiap satu molekul glukosa diubah menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Sementara itu, transfer elektron terjadi dari NADH ke asam piruvat atau turunan asam piruvat sehingga dihasilkan NAD+. Kemudian NAD+ akan masuk kembali ke glikolisis.

Berdasarkan produknya, jenis fermentasi yang umum yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

Perbedaan Respirasi Aerob VS Anaerob

Perbedaan antara Respirasi Aerob dan Anaerob adalah sebagai berikut:

a. Keadaan

  • Respirasi Aerob : ada oksigen.
  • Respirasi Anaerob : Tidak ada oksigen.

b. Sel yang melakukan

  • Respirasi Aerob: Sebagian besar sel organisme.
  • Respirasi Anaerob: Sel bakteri, ragi, eritrosit, dan sel otot.

c. Jumlah energi yang dihasilkan

  • Respirasi Aerob: Tinggi (38 molekul ATP).
  • Respirasi Anaerob: rendah (2 ATP).

d. Produk

  • Respirasi Aerob: Karbondioksida (CO2), air dan ATP.
  • Respirasi Anaerob: Fermentasi asam laktat menghasilkan asam laktat dan FTP. Sedangkan fermentasi alkohol menghasilkan etanol, ATP, dan CO2.

e. Tempat reaksi

  • Respirasi Aerob: Sitoplasma dan mitokondria.
  • Respirasi Anaerob: Sitoplasma.

f. Tahapan reaksi

  • Respirasi Aerob: Glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan rantai transpor elektron.
  • Respirasi Anaerob: Glikolisis dan transpor elektron.

g. Akseptor elektron

  • Respirasi Aerob: Oksigen (O2).
  • Respirasi Anaerob: Pada fermentasi asam laktat berupa asam piruvat (3 C), sedangkan pada fermentasi alkohol berupa asetaldehid (2 C).

Sumber referensi:

  • Irnaningtyas. 2013. Biologi Untuk SMA/MA Kelas XII. Erlangga
  • Sembiring, Langkah. 2009. Biologi: Kelas XII Untuk SMA dan MA. Departemen Pendidikan Nasiona

Demikian penjelasan pengertian katabolisme karbohidrat dan prosesnya. Semoga pembaca dapat memahami paparan diatas. Jangan lupa membaca artikel pendidikan, untuk menambah wawasan pengetahuan anda.

Beberapa hal yang dibahas dalam artikel ini:

perbedaan katabolisme karbohidrat secara aerob dg katabolisme karbohidrat secara anaerob;