Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme karbohidrat adalah proses penguraian atau pemecahan karbohidrat untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. proses metabolisme yang menghasilkan energi ini terjadi di dalam sel sehingga disebut respirasi internal (respirasi sel). karbohidrat untuk respirasi sel berupa gul heksosa, yaitu glukosa. glukosa akan dioksidasi (reaksi memerlukan O2 ) untuk menghasilkan energi secara bertingkat melalui serangkaian reaksi yang disebut respirasi aerob. Namun jika persediaan O2 di dalam sel tubuh kurang mencukupi, akan terjadi respirasi anaerob

 A. Respirasi Aerob

Respirasi aerob melibatkan penggunaan oksigen. secara sederhana dapat dituliskan sbb

Reaksi kimia pda respirasi erob dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidassi, siklus krebs, dan rantai transpor elektron.

1. Glikolisis

Adalah reaksi pengubahan bhn bakar organik gukosa menjadi 2 molekul asam priruvat. 

Reaksi terjadi di sitosol (diluar mitikondria)

pada glikolisis, setiap 1 molekul glukosa menghasilkan 2 molekul As piruvat, 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 Molekul H2O

Reaksi yang menghasilkan ATP bersifat eksergonik dan reaksi yang membutuhkan ATP bersifat edergonik. NADH merupakan NAD+  Yang tereduksi dengan penambahan 1 atom hidrogen.

 Glikolisis terjadi atas 10 tahapan berikut 

1. Glukosa membentuk gukosa 6 fosfat, memperoleh energi bebas dari ATP menjadi ADP dengan bantuan enzim heksokinase 
2. Glukosa 6 fosfat dikatalisis oleh enzim fosfoglukoisomerase sehingga terbentuk isomer fruktosa 6 fosfat
3. Fruktosa 6 fosfat mengikat fosfat yang dilepaskan ATP menjadi fruktosa 1,6 bisfosfat. Senyawa ini mendapat energi bebas dari ATP -> ADP untuk kedua kalinya.
4. Enzim aldorase menguraikan fruktosa 1,6 bisfosfat menjadi 2 senyawa beratom 3C, yaitu dihidro aseton fosfat dan gliseraldehid fosfat (PGAL)
5. Enzim mengatalisis perubahan bolak-balik antara kedua gula beratom 3C tersebut.
6. Glisraldehid fosfat dioksidasi oleh transfor elektron sehingga H+ ditambahkan ke NAD+ yang membentuk NADH. Reaksi yang dilepaskan kemudian digunakan untuk mengikat gugus fosfat yang selalu ada dalam sitosol sehingga terbentuk 1,3 bisfosfogliserat.
7. Gugus fosfat ditransfer ke ADP=> ATP. Sementara itu, gula berubah menjadi 3 fosfogliserat.
8. Enzim fosfogliseromutase memindahkan gugus fosfat sehingga terbentuk 2 fosfogliserat.
9. Enzim enolase membentuk ikatan ganda dalam substrat dengan cra mengekstrak molekul air membentuk fosfoenolpiruvat (PEP)
10. Reaksi terakhir glikolisis ini menghasilkan ATP dengan mentrasnfer gugus fosfat dari PEP ke ADP sehingga PEP berubah menjadi As Piruvat.

2. Dekarboksilase Oksidatif (Reaksi Transisi)

Merupakan reaksi di antara glikolisis dan siklus krebs, yaitu reaksi pengubahan molekul As Piruvat menjadi Asetil Ko-A. Reaksi ini terjadi di dalam matriks mitokondria. Reaksi tersebut akan menghasilkan 2 asetil ko-A dan 2 NADH serta melepaskan 2 CO2 .

 

 

Penghambat Kerja Enzim

Berdasarkan sifat ikatannya, inhibitor dapat dibedakan menjadi 2 macam sbb

1. Inhibitor irreversible, jika inhibirtor dengan sisi aktif enzim secara kovalen mempunyai ikatan yang kuat dan tidak dapat terlepas. hal tersebut menyebabkan enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat kembali seperti semula.

2.  Inhibitor reversible, jika inhibitor berikatan dengan enzim secara lemah. artinya inhibiotor dapat terlepas kembali dari enzim sehingga enzim dapt kembali aktif seperti semula.

Inhibitor reversible dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu Inhibitor reversible kompetitif, dan Inhibitor reversible nonkompetitif.

1. Inhibitor reversible kompetitif 

Menempati sisi aktif enzim dengan cara bersaing dengan substrat. penghambatan ini dapat dihilangkan dengan cara menambah jumlah konsentrasi susbtrat sehingga jumlah substrat akan lebih banyak daripada jumlah inhibitor. contohnya, gas sianida yang bersaing dengan oksigen untuk dapat berkaitan dengan hemoglobin (Hb). jika jumlah oksigen diperbanyak, sianida yang merupakan inhibitor akan kalah bersaing dengan oksigen sebagai substrat.

2. Inhibitor reversible nonkompetitif

tidak bersaing secara langsung dengan substrat untuk menmepati sisi aktif enzim, tetapi akan menmepati bagian lain dari enzim. interkasi ini akan menyebabkan molekul enzim mengubah bentuknya sehingga sisi aktif enzim menjadi tidak reseptif atau tidak bisa menerima substrat. akibatnya enzim menjadi kurang efektif dalam mengatalisis perubahan substrat menjadi produk, dan tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan substrat. Contohnya antibiotik penisilin yang membatasi sisi aktif enzim-enzim pada bakteri untuk membentuk dinding sel.

 seharusnya enzim bekerja seperti gambar diatas (reaction) substrat menempati sisi aktif atau dengan pasangannya, karena adanya inhibitor reversible nonkompetitif inilah si substrat tidak bisa memasuki sisi aktif enzim.

Cara Kerja Enzim

Cara Kerja Enzim

    1. Teori Gembok dengan Anak Kuncinya (Lock and Key Theory)

Bentuk sisi aktif enzim sangat spesifik sehingga substrat harus memiliki bentuk molekul tertentu yang sesuai. Enzim akan bergabung dengan substrat membentuk ikatan kompleks bagaikan gembok dengan anak kuncinya. Namun jika sisi aktif enzim dengan substrat tidak cocok, tidak akan terjadi ikatan kompleks.

Dalam ikatan komplek, substrat akan bereaksi dengan energy aktivasi (EA) yang rendah. Setelah terjadi reaksi dan terbentuk produk, anzim akan terbebaaskan. Ketika sisi aktif enzim sudah kosong kembali tetapi masih tersedia molekul sustrat lainnya, akan terjadi ikatan dan reaksi kembali dan seterusnya.

 

 2. Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory)

Enzim mempunyai bentuk sisi aktif yang fleksibel. Pada saat substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif enzim akan termodifiksi melingkupi substrat sehingga terbentuk ikatan kompleks antara enzim dengan substrat. Setelah produk terlepas, sisi aktif enzim akan kembali seperti semula. Jika masih ada substrat yang lain, akan terjadi ikatan kompleks kembali dan seterusnya.

 

carakerjaenzim12IPAHFSH