Katabolisme merupakan salah satu proses penting dalam metabolisme, yang melibatkan reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh untuk menghasilkan energi dan mempertahankan kehidupan. Proses ini melibatkan pemecahan molekul-molekul kompleks, seperti karbohidrat, lemak, dan protein, menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana.
Katabolisme adalah proses dalam tubuh yang melibatkan pemecahan molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana. Proses ini terjadi sebagai bagian dari metabolisme, yang melibatkan semua reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh untuk menghasilkan energi dan mempertahankan kehidupan.
Katabolisme adalah pemecahan nutrisi untuk memperoleh energi.
Apa itu katabolisme?
Katabolisme adalah proses pemecahan nutrisi kompleks menjadi zat sederhana untuk memperoleh energi bagi tubuh. Ini adalah salah satu dari dua fase metabolisme makhluk hidup, yang lainnya adalah anabolisme (proses yang berlawanan dan saling melengkapi dengan katabolisme).
Istilah ini berasal dari bahasa Yunani katos (“ke bawah”) dan ballein (“melempar”), karena mulai dari yang paling rumit dan terbesar hingga yang paling sederhana dan terkecil. Ini memerlukan sedikit masukan energi dari tubuh tetapi energi kimia dilepaskan yang disimpan tubuh dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat) untuk digunakan dalam proses langsung lainnya.
Reaksi katabolik, yaitu reaksi yang membentuk katabolisme, bisa sangat berbeda satu sama lain, meskipun pada saat yang sama reaksi tersebut sedikit berbeda antara berbagai bentuk kehidupan yang diketahui. Umumnya terdiri dari reaksi reduksi-oksidasi molekul organik, meskipun ada mikroorganisme yang mampu memetabolisme besi dan belerang.
Reaksi katabolik juga dibagi menjadi reaksi yang memerlukan oksigen (aerobik) dan tidak memerlukan oksigen (anaerobik). Keduanya terjadi di dalam tubuh manusia, misalnya saat pencernaan berlangsung (yang memecah makromolekul organik menjadi monomer konstitutifnya) dan kemudian siklus metabolisme intraseluler (Siklus Krebs dan Fosforilasi Oksidatif).
Lihat juga: Respirasi aerobik
Proses Utama dalam Katabolisme
Ada beberapa jalur utama dalam katabolisme, masing-masing dengan peran penting dalam menghasilkan energi.
1. Glikolisis
Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa (gula sederhana) menjadi dua molekul piruvat. Proses ini terjadi di sitoplasma sel dan menghasilkan sejumlah kecil ATP serta NADH, yang merupakan molekul pembawa elektron.
Tahapan Glikolisis:
- Fase Investasi Energi: Glukosa diubah menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat melalui penggunaan dua molekul ATP.
- Fase Pembayaran Energi: Fruktosa-1,6-bisfosfat dipecah menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan empat molekul ATP (dengan keuntungan bersih dua ATP) dan dua molekul NADH.
2. Siklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)
Setelah glikolisis, piruvat dioksidasi menjadi asetil-CoA, yang kemudian masuk ke siklus asam sitrat di dalam mitokondria. Siklus ini menghasilkan lebih banyak NADH dan FADH2, serta sedikit ATP.
Tahapan Siklus Asam Sitrat:
- Asetil-CoA bergabung dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat.
- Serangkaian reaksi yang menghasilkan NADH, FADH2, dan GTP (yang dapat diubah menjadi ATP) serta melepaskan CO2 sebagai produk sampingan.
3. Rantai Transpor Elektron dan Fosforilasi Oksidatif
NADH dan FADH2 yang dihasilkan dari glikolisis dan siklus asam sitrat membawa elektron ke rantai transpor elektron di dalam mitokondria. Energi dari transfer elektron digunakan untuk memompa proton melintasi membran mitokondria, menciptakan gradien proton.
Tahapan Rantai Transpor Elektron:
- Elektron dipindahkan melalui serangkaian kompleks protein (I-IV) di membran dalam mitokondria.
- Proton dipompa ke ruang antar membran, menciptakan gradien elektrokimia.
- ATP sintetase menggunakan gradien ini untuk menghasilkan ATP dari ADP dan Pi.
4. Beta-Oksidasi
Beta-oksidasi adalah proses pemecahan asam lemak di dalam mitokondria untuk menghasilkan asetil-CoA, NADH, dan FADH2, yang kemudian masuk ke siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron.
Perbedaan antara katabolisme dan anabolisme
Katabolisme dan anabolisme merupakan proses yang saling melengkapi namun berlawanan. Katabolisme memecah makromolekul organik menjadi bentuk yang lebih sederhana. Dengan demikian, ia melepaskan energi kimia dari ikatan kimianya. Anabolisme, sebaliknya, menghabiskan energi tubuh untuk membentuk ikatan baru dan molekul kompleks baru dalam arah yang berlawanan.
Oleh karena itu, ketika yang satu mengkonsumsi energi, yang lain melepaskannya ; Sementara yang satu bergerak dari dasar ke kompleks, yang lain bergerak ke arah yang berlawanan. Artinya ketika katabolisme dan anabolisme seimbang, sel tetap stabil; tetapi bila diperlukan untuk memecah jaringan (seperti “membakar” lemak), katabolisme lebih mendominasi daripada anabolisme.
Lebih lanjut di: Anabolisme
katabolisme seluler
Katabolisme terjadi di dalam sel-sel tubuh melalui serangkaian proses yang merupakan respirasi sel. Hal ini terjadi melalui proses yang berbeda, tergantung pada apakah ada oksigen atau tidak, tetapi secara umum ini terdiri dari oksidasi biomolekul glukosa untuk memperoleh energi.
Proses ini, yang disebut glikolisis, terjadi di sitosol sel, memperoleh untuk setiap molekul glukosa (dengan 6 atom karbon) dua piruvat (masing-masing dengan 3 atom karbon), dalam proses yang menginvestasikan dua molekul ATP untuk mendapatkan empat sebagai imbalannya. Kemudian piruvat ini akan diproses tergantung ada atau tidaknya oksigen dalam:
- respirasi seluler. Dengan adanya oksigen (lingkungan aerobik) piruvat dioksidasi menjadi CO2, melepaskan energi ikatannya untuk membuat ATP. Hal ini terjadi pada matriks mitokondria sel pada fase pertama (siklus asam trikarboksilat atau Siklus Krebs) dan kemudian pada rantai pernapasan yang terjadi pada membran mitokondria. Proses ini sangat produktif dari sudut pandang energi dan menghasilkan sekitar 36 molekul ATP per molekul glukosa.
- Fermentasi seluler. Ketika tidak ada oksigen (lingkungan anaerobik), organisme tidak dapat mengoksidasi piruvat melainkan memfermentasinya, menghasilkan molekul etanol atau asam laktat, bukan CO2. Molekul-molekul ini jauh lebih sulit dihilangkan dan menghasilkan energi yang jauh lebih sedikit: hanya sekitar 2 molekul ATP per molekul glukosa.
Lanjutkan di: Glikolisis
katabolisme otot
Olahraga yang dikombinasikan dengan pola makan yang baik mencegah katabolisme otot.
Katabolisme otot adalah pengurangan massa otot melalui metabolisme itu sendiri, yaitu penghancuran jaringan otot untuk memperoleh sumber daya yang diperlukan untuk memberi makan diri sendiri.
Hal ini terjadi ketika makanan yang masuk ke dalam tubuh tidak cukup untuk menjaga metabolisme tetap berjalan atau ketika kebutuhan energi jauh lebih tinggi dibandingkan jumlah energi yang diperoleh dari makanan.
Dalam kasus seperti itu, tubuh beralih ke lemak tubuh untuk mendapatkan energi tambahan untuk dilepaskan dan, setelah kelelahan, melakukan tindakan putus asa seperti “membakar” otot untuk memastikan metabolisme terus bekerja.
Untuk menghindari katabolisme otot, Anda harus menjaga pola makan yang sesuai dengan jumlah olahraga atau aktivitas fisik yang dilakukan. Selain itu, penting untuk memberikan tubuh kesempatan yang cukup untuk beristirahat karena jumlah massa otot terbesar dihasilkan saat tidur.
Pentingnya katabolisme
Katabolisme adalah a bagian penting dari proses metabolisme makhluk hidup, yaitu metode mereka memperoleh energi, terutama dalam kasus heterotrof, yang harus memakan bahan organik makhluk hidup lain, mencernanya dan memecahnya menjadi potongan-potongan kecil yang berguna bagi mereka. organisme..
Memahami katabolisme sangat penting untuk memahami bagaimana dan mengapa kita bertahan hidup berdasarkan konsumsi makanan karena tubuh kita harus mengubah apa yang kita makan menjadi bagian yang berguna yang kemudian harus membentuk sel-sel baru dan jaringan baru.
Peran Enzim dalam Katabolisme
Enzim adalah protein yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh. Dalam katabolisme, enzim memainkan peran kunci dengan:
- Menurunkan energi aktivasi reaksi, sehingga reaksi dapat terjadi lebih cepat.
- Mengatur jalur metabolik, memastikan bahwa reaksi katabolik terjadi dengan kecepatan yang tepat dan dalam urutan yang benar.
- Spesifisitas substrat, di mana setiap enzim hanya mengkatalisis jenis reaksi tertentu dengan substrat tertentu, memastikan kontrol yang tepat dalam metabolisme.
Contoh katabolisme
Katabolisme memungkinkan kita mengubah makanan menjadi zat sederhana.
Katabolisme adalah prinsip dasar di balik pencernaan makanan yang kita konsumsi. Misalnya, makanan yang kita makan diproses dan dipecah menjadi biomolekul yang lebih besar, yang masuk ke dalam tubuh untuk dikatabolisme.
Dengan demikian, protein dipecah menjadi asam amino, lipid menjadi asam lemak, dan gula menjadi monosakarida. Senyawa yang lebih sederhana ini kemudian berkumpul pada jalur metabolisme yang sama: yaitu Asetil KoA, senyawa yang memasuki sel untuk memulai respirasi sel (Siklus Krebs).