Keterkaitan Metabolisme

Metabolisme meliputi anabolisme dan katabolisme. Anabolisme membutuhkan energi (endergonik), sedangkan katabolisme menghasilkan energi (eksergonik). Bagaimanakah hubungan antara anabolisme dengan katabolisme? Marilah kita pelajari dalam bahasan berikut.

1. keterkaitan antara anabolisme dengan katabolisme karbohidrat

anabolisme merupakan proses pembentukan senyawa kompleks dari senyawa sederhana penyusunnya dengan memerlukan energi. Jadi, reaksi anabolisme bersifat endergonik. Sementara itu, katabolisme merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi. Jadi reaksi katabolisme bersifat eksergonik. Perhatikan skema Gambar 2.29 di bawah.

Gambar 2.29

Hubungan katabolisme dan anabolisme karbohidrat

            Salah satu proses anabolisme yaitu sintesis atau pembentukan karbohidrat melalui fotosintesis yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan. CO₂ dan H₂O, dalam reaksi ini, dengan bantuan energi cahaya diubah menjadi karbohidrat yang di dalamnya mengandung energi dalam bentuk ikatan kimia.

            Sementara itu dalam sel-sel makhluk hidup, karbohidrat (dalam hal ini glukosa) akan mengalami serangkaian reaksi respirasi sehingga dihasilkan energi. Selain dibebaskan energi, rekasi pemecahan (katabolisme) glukosa ini juga menghasilkan CO₂ dan H₂O, apabila digambarkan seperti Gambar 2.29 di atas.

2. keterkaitan metabolisme karbohidrat, lemak dan protein

Karbohidrat bukanlah satu-satunya zat makanan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Zat makanan lain, seperti lemak dan protein dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Tentu saja tahap-tahap reaksinya tidak sama dengan metabolisme karbohidrat.

            Hidrolisis lemak menghasilkan asam lemak dan gliserol. Asam lemak akan mengalami beta-oksidasi menjadi asetil Co-A. Selanjutnya, asetil Co-A akan memasuki daur atau siklus Krebs. Sementara itu, gliserol akan diubah menjadi senyawa fosfogliseraldehid (G3P) agar dapat memasuki reaksi glikosisis.

            Bagaimana jika protein digunakan sebagai sumber energi? Protein yang memiliki sistem pencernaan akan dipecah oleh enzim protease menjadi asam amino. Selanjutnya asam amino mengalami reaksi deaminasi sehingga dihasilkan NH­₃ gugus amin dan asam keto. Pada mamalia dan beberapa hewan pada umumnya, gugus Amin atau NH₃ diubah menjadi urea dan dikeluarkan sebagai urine. Sementara itu, asam keto dapat memasuki reaksi glikolisis atau daur Krebs. Pelajari bagan berikut untuk lebih jelasnya.

Gambar 2.30

Metabolisme karbohidrat, lemak dan protein

            Pada bagan tampak jelas adanya keterkaitan antara metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Hal lain yang dapat dijelaskan dari bagan tersebut adalah bahwa lemak yang ada dalam tubuh kita tidak hanya berasal dari makanan yang mengandung lemak, tetapi juga dapat juga berasal dari karbohidrat dan protein.

            Telah dijelaskan bahwa oksidasi karbohidrat, lemak dan protein akan menghasilkan energi. Dari ketiga jenis zat makanan tersebut, manakah yang menghasilkan energi paling banyak? Dibandingkan dengan karbohidrat dan protein, lemak lebih banyak menghasilkan energi ketika dioksidasi. Suatu contoh: satu molekul asam lemak dengan atom 6C (asam heksanoat) yang dioksidasi secara sempurna dapat menghasilkan 44 ATP. Sementara itu, glukosa yang juga mempunyai 6 atom C hanya menghasilkan 36 ATP. Mengapa demikian?

            Asam lemak akan memasuki siklus Krebs setelah diubah menjadi asetil Co-A melalui reaksi beta-oksida. Asam lemak dengan jumlah atom C = 2n, akan menghasilkan sejumlah n asetil Co-A. Dengan demikian, asam heksanoat (6C) menghasilkan 3 molekul asetil Co-A. Mula-mula, asam heksanoat yang teah teraktivasi (memerlukan 2 ATP) menjadi asil Co-A akan memasuki mitokondria. Asil Co-A dalam metokondria mengalami beta-oksidasi. Pada reaksi ini asil Co-A yang berasal dari asam heksanoat (C = 6) mengalami dua kali siklus dan menghasilkan 3 asetil Co-A (C = 2). Siklus pertama menghasilkan 1 molekul asetil Co-A, 1 FADH, 1 NADH dan butiril Co-A (4 atom C). Pada siklus 2 butiril Co-A dioksidasi menjadi 2 molekul asetil Co-A dengan menghasilkan 1 FADH₂ dan 1 NADH. Adapun jumlah ATP yang dihasilkan pada beta-oksida dapat dihitung sebagai berikut.

2 FADH₂ → 2 x 2 ATP = 4 ATP

2 NADH → 2 x 3 ATP = 6 ATP

Jumlah                           = 10 ATP

            Oleh karena aktivasi asam heksoanat menjadi heksanoil Co-A memerlukan 2 ATP, maka hasil bersih ATP = (10 – 2) ATP = 8 ATP. Selanjutnya, 3 molekul asetil Co-A akan memasuki daur Krebs dan mengalami oksidasi sempurna menjadi CO­₂ dan H₂O. Pada oksidasi 3 molekul asetil Co-A ini dihasilkan 3 x 12 ATP = 36 ATP. Jadi, oksidasi asam lemak menghasilkan 44 ATP. Perhatikan skema berikut.

Gambar 2.31

Jalur beta-oksidasi asam lemak

            Hal ini juga menunjukkan bahwa makin panjang rantai karbon yang menyusun asam lemak, energi yang dihasilkan makin besar. Misalnya pada asam palmitat yang mempunyai 15 atom C menghasilkan 129 ATP. Bukan hanya itu, senyawa lain hasil hidrolisis lemak yaitu gliseraldehid dapat memasuki jalur glikolisis setelah diubah menjadi gliseraldehid fosfat (PGAL). Selanjutnya PGAL akan diubah menjadi PEP. PEP agar dapat memasuki daur Krebs harus diubah menjadi asetil Co-A. Dari reaksi ini pun (gliserol) dihasilkan cukup banyak energi (36 ATP).