ANABOLISME & KATABOLISME

Anabolisme

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1.   Fotosintesis

      Fotosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan). Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.
Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan. Jadi fotosintesis adalah proses perubahan CO₂ dan air menjadi bahan kimia organik menggunakan energi dari cahaya disertai pembebasan O₂ .

Proses fotosintesis terjadi melalui 2 (dua) tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap (siklus Calvin).

a.      Reaksi Terang

Reaksi terang berlangsung pada bagian grana dalam kloroplas. Reaksi terang merupakan tahapan fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi jimia. Cahaya diabsorpsi oleh klorofil dan digunakan untuk membuat energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH. Air dipisahkan menjadi proton (H+ ); elektron dan oksigen selama reaksi berlangsung.

b.      Reaksi Gelap

·      Terjadi pada stroma kloroplas

·      Reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO₂ pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang menghasilkan dari reaksi terang.

·      Menggunakan daur Celvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas 3 bagian utama yaitu :

a.       Korbaksilasi adalah penambahan CO₂ ke RuBp (Ribulosa Bi Phospat) membentuk dua molekul APG (asam Phospo gliserat), dengan bantuan enzim korbaksilase.

b.      Reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (phospo gliserat aldehid).

c.       Regenerasi adalah pembentukan kembali RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2, kembali yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.

2.  Kemosintesis

Kemosintesis adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

Contoh:
bakteri nitrit : Nitrosomonas, Nitrosococcus,

Bakteri  nitrat : Nitrobacter

Bakteri belerang : Thiobacillus, Bagiatoa

Katabolisme

Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses Respirasi, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut Fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.
Contoh Fermentasi : C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.                      

1.      Respirasi

Respirasi disebut juga sebagai suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam sumber energi dengan menggunakan oksigen. Atau juga respirasi merupakan suatu proses dimana molekul glukosa diuraikan menjadi CO2 + H2O dan Energi (ATP).
Proses Respirasi ada 4 tahapan, yaitu:
a.  Glikolisis

Glikolisis merupakan proses penguraian glukosa (6C) menjadi senyawa asam piruvat (3C). Ciri-ciri dari Glikolisis adalah:
1. Berasal dari bahasa Latin, yaitu: Gliko (=Glukosa/gula) dan Lisis (=Penguraian/hancur).
2. Berlangsung secara anaerob
3. Terjadi di sitoplasma/sitosol
4. Menghasilkan: 2 molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, 2 molekul NADH2
5. Terdapat 10 langkah perubahan mulai dari Glukosa sampai terbentuknya Asam Piruvat.

b.   Dekarboksilasi Oksidatif

Tahap ini merupakan tahap dimana proses bergabungnya asam piruvat dengan koenzim A membentuk Asetil koenzim A (Ko-A) dan melepaskan 1 molekul CO2
Ciri-ciri Dekarboksilasi Oksidatif:
1. Terjadi reaksi antara Asam Piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)
2. Berlangsung secara aerob
3. Terjadi di Matriks Mitokondria
4. Menghasilkan: 2 molekul Asetil ko-A, 2 molekul CO2, 2 molekul NADH2.

c.    Siklus Krebs

Siklus Krebs adalah salah satu rangkaian daur asam sitrat (daur Asam Trikarboksilat). Ciri-ciri dari Siklus Krebs:
1. ditemukan oleh Hans Krebs
2. terjadi reaksi Asetil Ko-A (2C) dengan Oksaloasetat (4C) menghasilkan Daur Asam Sitrat (6C)
3. berlangsung secara aerob
4. terjadi di mitokondria
5. menghasilkan:
-  2 molekul ATP

-    2 molekul FADH2

-    6 molekul NADH2

-    4 molekul CO2

d.   Transpor Elektron

Transpor elektron merupakan suatu rantai yang terjadi di dalam membran mitokondria bagian dalam (Krista mitokondria) yang berakhir setelah elektron bersama-sama dengan H+ menuju dan berakhir membentuk H2O (air).
Ciri-ciri Transpor Elektron:
1. terdapat akseptor Elektron terakhir berupa O2 yang membentuk H2O
[Elektron (e-) + H+ + O2 → H2O]
2. berlangsung secara aerob
3. terjadi di krista mitokondria
4. terdapat beberapa faktor yang berperan penting, yaitu:
a. Akseptor Elektron, yaitu: NADH2, FADH2, O2
b. Koenzim Q
c. Sitokrom oksidasi a, b, c
5. terjadi perombakan NADH2 dan FADH2 menjadi ATP, dengan:
a. 1 NADH dirombak menjadi 3 ATP
b. 1 FADH dirombak menjadi 2 ATP
6. menghasilkan:
a. 12 molekul H2O
b. 34 molekul ATP yang diperoleh dari perombakan:
1) 2 NADH2 dari Glikolisis = 2 x 3 ATP = 6 ATP
2) 2 NADH2 dari Dekarboksilasi Oksidatif = 2 x 3 ATP = 6 ATP
3) 6 NADH2 dari Siklus Krebs = 6 x 3 ATP = 18 ATP
4) 2 FADH2 dari Siklus Krebs = 2 x 2 ATP = 4 ATP

Total ATP yang terbentuk pada proses respirasi adalah 38 ATP (2 ATP dari Glikolisis, 2 ATP dari Siklus Krebs, dan 34 ATP dari Transpor Elektron).

2.   Fermentasi

Fermentasi adalah proses pembebasan energy tanpa oksigen. Ciri-ciri dari fermentasi adalah:

1. Terjadi pada organisme yang tidak membutuhkan oksigen bebas
2. terjadi proses glikolisis
3. tidak terjadi penyaluran elektron ke Siklus Krebs dan Transpor Elektron
4. energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan dengan Respirasi aerob
5. Fermentasi terdiri atas 3 macam, yaitu:
a. Fermentasi Asam Laktat
b. Fermentasi Alkohol
c. Fermentasi Asam Cuka

a)   Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi Asam Laktat merupakan proses fermentasi yang menghasilkan Asam Laktat (asam susu = asam lelah)
Ciri-ciri dari fermentasi asam laktat adalah:
1. Terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia
2. menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang mengakibatkan:
a. napas tersengal-sengal
b. pegal-pegal di sekujur tubuh
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP
4. reaksi sederhananya:
2CH3CCOCOOH → 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal

b)      Fermentasi Alkohol
            Fermentasi Alkohol merupakan proses fermentasi yang menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan.
Ciri-ciri fermentasi alkohol:
1. terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae).
2. menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Alkohol mengakibatkan racun bagi organisme tersebut.
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2
4. reaksi sederhananya:
2CH3COCOOH → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal

c)      Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob dan menghasilkan asam cuka.
Ciri-ciri fermentasi asam cuka:
1. terjadi pada bakteri asam cuka
2. substratnya adalah Etanol (Alkohol)
3. dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Katabolisme dan Anabolisme

1.      Cahaya

2.      Suhu

3.      CO₂

4.      O₂

5.      H₂O

6.      Unsur/senyawa kimia

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, dkk,Biology Jilid I. Jakarta: Erlangga,2003
Buku Biologi SMA Kelas 3