Katabolisme

Katabolisme adalah proses alami di dalam tubuh untuk menghasilkan energi. Katabolisme adalah merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dan kompleks menjadi  Perubahan bentuk energi yang lebih sederhana, dan salah satunya adalah kalori atau energi. Proses ini memungkinkan tubuh untuk bergerak dan menjalani aktivitas sehari-hari. Nah, untuk memahami lebih jauh tentang katabolisme, mari simak penjelasannya berikut ini. Berbagai proses biokimia berlangsung di dalam tubuh. Proses ini disebut juga metabolisme. 

Reaksi metabolisme sendiri terbagi menjadi dua jenis bagian utama yaitu :

• Katabolisme
• Anabolisme.

Perubahan bentuk energi sederhana ini kemudian akan digunakan sebagai bahan bakar untuk reaksi anabolisme guna menghasilkan zat atau molekul yang lebih besar.

Katabolisme adalah serangkaian proses metabolisme yang memecah molekul besar. Molekul yang lebih kompleks ini dipecah untuk menghasilkan energi yang diperlukan untuk berbagai fungsi tubuh. Perubahan bentuk energi digunakan untuk membangun atau proses anabolik.

Katabolisme pada organisme yang berbeda

Sifat yang tepat dari reaksi katabolik ini berbeda dari organisme ke organisme dan organisme dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi kimia dan karbonnya :

• Dalam organotrof, sumber organik digunakan sebagai sumber energi kimia. Organotroph adalah organisme yang memperoleh hidrogen atau elektron dari substrat organik. Istilah ini digunakan dalam mikrobiologi untuk mengklasifikasikan dan menggambarkan organisme berdasarkan bagaimana mereka memperoleh elektron untuk proses respirasi mereka. Beberapa organotrof seperti hewan dan banyak bakteri, juga heterotrof . Organotrof dapat berupa anaerobik atau aerobik
• Dalam litotrof, substrat anorganik digunakan. Litotrof adalah kelompok beragam organisme menggunakan substrat anorganik (biasanya berasal dari mineral) untuk mendapatkan ekuivalen pereduksi untuk digunakan dalam biosintesis (misalnya, fiksasi karbon dioksida) atau konservasi energi (yaitu, produksi ATP) melalui respirasi aerob atau respirasi anaerob.
• Dalam fototrof, sinar matahari digunakan sebagai energi kimia. Organisme autotrof merupakan organisme yang dapat mengubah bahan anorganik menjadi organik (dapat membuat makanan sendiri) dengan bantuan energi seperti energi cahaya matahari dan energi kimia.

Reaksi umum dasar dalam katabolisme termasuk reaksi redoks yang melibatkan transfer elektron dari molekul donor tereduksi seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida atau ion besi ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat atau sulfat.

Pada manusia dan hewan, reaksi redoks melibatkan molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air.

Pada organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan cyanobacteria, reaksi transfer elektron ini tidak melepaskan energi. Reaksi-reaksi ini hanya membantu menyimpan energi kimia yang diserap dari sinar matahari.

Klasifikasi organisme berdasarkan metabolismenya

Tahapan katabolisme dapat dipecah menjadi 3 tahap utama, yaitu :

• Tahap 1 Tahap Pencernaan. Molekul organik besar seperti protein, lipid dan polisakarida dicerna menjadi komponen yang lebih kecil di luar sel. Tahap ini bekerja pada pati, selulosa atau protein yang tidak dapat langsung diserap oleh sel dan perlu dipecah menjadi unit yang lebih kecil sebelum dapat digunakan dalam metabolisme sel.
• Tahap 2 Pelepasan energi. Setelah dipecah, molekul-molekul ini diambil oleh sel dan diubah menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya asetil koenzim A (asetil-KoA), yang melepaskan sejumlah energi.
• Tahap 3. Gugus asetil pada CoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida dalam siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron, melepaskan energi yang disimpan dengan mereduksi koenzim nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) menjadi NADH

Cara kerja enzim pencernaan termasuk hidrolase glikosida yang mencerna polisakarida menjadi monosakarida atau gula sederhana.

Cara kerja enzim utama yang terlibat dalam pencernaan protein adalah pepsin yang mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida nonspesifik pada pH optimal 2. Dalam lumen usus kecil, pankreas mengeluarkan zimogen tripsin, kimotripsin, elastase, dll. Cara kerja  enzim proteolitik ini memecah protein menjadi asam amino bebas serta dipeptida dan tripeptida. Asam amino bebas serta di dan tripeptida diserap oleh sel-sel mukosa usus yang kemudian dilepaskan ke dalam aliran darah di mana mereka diserap oleh jaringan lain. Asam amino dan gula kemudian dipompa ke dalam sel oleh protein transpor aktif spesifik.

Pemecahan karbohidrat

Ketika karbohidrat kompleks dipecah mereka membentuk gula sederhana atau monosakarida. Ini diambil oleh sel. Begitu berada di dalam gula ini mengalami glikolisis, di mana gula seperti glukosa dan fruktosa diubah menjadi piruvat dan beberapa ATP dihasilkan. Piruvat adalah zat antara dalam beberapa jalur metabolisme, tetapi sebagian besar diubah menjadi asetil-KoA dan dimasukkan ke dalam siklus asam sitrat atau siklus Kreb.

Dalam siklus asam sitrat lebih banyak ATP dihasilkan oleh monosakarida. Produk yang paling penting adalah NADH, yang dihasilkan dari NAD+ karena asetil-KoA dioksidasi. Oksidasi ini melepaskan karbon dioksida sebagai produk limbah.

Ketika tidak ada oksigen, glikolisis menghasilkan laktat, melalui enzim laktat dehidrogenase, mengoksidasi kembali NADH menjadi NAD+ untuk digunakan kembali dalam glikolisis.

Glukosa juga dapat dipecah oleh jalur pentosa fosfat, yang mengurangi koenzim NADH dan menghasilkan gula pentosa seperti ribosa, komponen gula dari asam nukleat.

Pemecahan asam amino

Pemecahan asam amino yaitu protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino digunakan untuk mensintesis protein dan biomolekul lain, atau dioksidasi menjadi urea dan karbon dioksida sebagai sumber energi kimia. Dalam proses oksidasi, pertama-tama gugus amino dihilangkan oleh transaminase. Gugus amino dimasukkan ke dalam siklus urea, meninggalkan kerangka karbon terdeaminasi dalam bentuk asam keto.

Asam keto ini memasuki siklus asam sitrat. Glutamat, misalnya, membentuk -ketoglutarat. Beberapa amina juga dapat diubah menjadi glukosa, melalui glukoneogenesis. Beberapa protein sangat stabil, yang lain berumur sangat pendek. Protein berumur pendek biasanya memainkan peran metabolisme yang penting. Waktu hidup yang singkat dari protein ini memungkinkan sel untuk dengan cepat menyesuaikan diri dengan perubahan keadaan metabolisme sel.

Pemecahan lipid

Pemecahan lipid yaitu lemak dikatabolisme oleh hidrolisis menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Gliserol memasuki glikolisis dan asam lemak dipecah oleh oksidasi beta untuk melepaskan asetil-KoA. Asetil co-A ini selanjutnya mencapai siklus asam sitrat. Asam lemak melepaskan lebih banyak energi pada oksidasi daripada karbohidrat karena karbohidrat mengandung lebih banyak oksigen dalam strukturnya.

Kalori yang diperoleh dengan oksidasi lengkap

Kalori yang diperoleh dengan oksidasi lengkap sebagai berikut :

• Karbohidrat menghasilkan 4 kkal/g.
• Karbohidrat harus disimpan dengan air dan setiap 1g glikogen terhidrasi dengan 2g air. Karbohidrat terhidrasi: 1,3 kkal/g
• Lemak: 9 kkal/g (lemak tidak terhidrasi)
• Protein: 4 kkal/g

Kalori merupakan nilai atau satuan yang menunjukkan seberapa banyak jumlah energi yang diperoleh dari makanan dan minuman. Oleh karena itu, penting untuk selalu memenuhi kebutuhan kalori setiap harinya agar Anda lebih bersemangat saat beraktivitas.

Referensi :

1. Britannica : Catabolism : https://www.britannica.com/science/catabolism
2. Biology Online : Catabolism Definition : https://www.biologyonline.com/dictionary/catabolism
3. Sciencedirect : Catabolis : https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/catabolism
4. Wikipedia : Catabolism : https://en.wikipedia.org/wiki/Catabolism#:~:text=Catabolism%20
5. Healthline : Catabolism vs. Anabolism: What’s the Difference? : https://www.healthline.com/health/catabolism-vs-anabolism
6. Byjus : What is Catabolism? : https://byjus.com/chemistry/catabolism/