Katabolisme: Pengertian, contoh, fungsi, perbedaan

Kami menjelaskan apa itu katabolisme dan perbedaannya dengan anabolisme. Juga, jenis katabolisme, fungsi, mengapa itu penting dan contoh. Katabolisme adalah pemecahan nutrisi untuk mendapatkan energi.

Katabolisme adalah rangkaian reaksi biokimia yang memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana. Proses katabolik menguntungkan secara termodinamik dan spontan, sehingga sel menggunakannya untuk menghasilkan energi atau untuk memicu anabolisme. Katabolisme bersifat eksergonik, artinya melepaskan panas dan bekerja melalui hidrolisis dan oksidasi.

Sel dapat menyimpan bahan mentah yang berguna dalam molekul kompleks, menggunakan katabolisme untuk memecahnya, dan memulihkan molekul yang lebih kecil untuk membangun produk baru. Misalnya, katabolisme protein, lipid, asam nukleat, dan polisakarida menghasilkan asam amino, asam lemak, nukleotida, dan monosakarida. Terkadang produk limbah dihasilkan, termasuk karbon dioksida, urea, amonia, asam asetat, dan asam laktat.

Salah satu kebutuhan paling penting dalam kehidupan manusia — dan setiap organisme lain, dalam hal ini — adalah konsumsi dan penggunaan energi. Jika kita menganggap tubuh kita sebagai mesin yang kompleks, adalah wajar untuk menganggap bahwa kita membutuhkan bahan bakar untuk berfungsi. Bagi manusia, energi ini datang dalam bentuk makanan yang kita makan, tetapi itu hanyalah awal dari siklus energi dalam tubuh kita.

Apa itu katabolisme?

Katabolisme adalah proses memecah nutrisi kompleks menjadi zat sederhana untuk mendapatkan energi bagi tubuh. Katabolisme ini adalah salah satu dari dua fase metabolisme makhluk hidup, yang lainnya adalah anabolisme (proses katabolisme yang berlawanan dan saling melengkapi).

Istilah katabolisme berasal dari bahasa Yunani katos (“bawah”) dan ballein (“lempar”), karena berkisar dari yang paling kompleks dan terbesar, hingga yang paling sederhana dan terkecil. Dibutuhkan kontribusi energi kecil dari tubuh tetapi energi kimia dilepaskan sampai tubuh menyimpan dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate) untuk digunakan dalam proses langsung lainnya.

Reaksi katabolik, yaitu, yang membentuk katabolisme, dapat sangat berbeda satu sama lain, meskipun pada saat yang sama mereka sedikit berbeda antara berbagai bentuk kehidupan yang diketahui. Katabolisme umumnya terdiri dari reaksi reduksi-oksidasi molekul organik, meskipun ada mikroorganisme yang mampu memetabolisme besi dan belerang.

Selanjutnya, reaksi katabolisme dibagi menjadi reaksi yang membutuhkan oksigen (aerob) dan yang tidak (anaerob). Keduanya terjadi di dalam tubuh manusia, sebagai contoh, saat proses pencernaan berlangsung (yang memecah makromolekul organik menjadi monomer penyusunnya) dan kemudian siklus metabolisme intraseluler (siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif).

Seperti yang mungkin Anda ketahui, kata “metabolisme” adalah istilah luas yang menggambarkan ribuan proses pembuatan dan konsumsi energi dalam tubuh. Sebagian besar katabolisme yang terjadi dalam tubuh kita terjadi tanpa kendali sadar, dan “metabolisme” kita adalah tangan yang membimbing proses-proses penting itu. Jika Anda memecah konsep metabolisme menjadi dua, itu akan dibagi menjadi anabolisme dan katabolisme, yang pertama berkaitan dengan membangun molekul kompleks dari yang sederhana, dan yang terakhir menggambarkan proses pemecahan molekul kompleks menjadi yang lebih kecil.

Demi kesederhanaan, kita akan berbicara tentang katabolisme dari sudut pandang manusia, meskipun semua organisme memiliki reaksi katabolik dan anabolik untuk memenuhi kebutuhan energi mereka. Seperti disebutkan di atas, pada manusia, energi kita terutama berasal dari makanan, dan makromolekul dalam makanan — protein, lemak, asam nukleat, dan karbohidrat — harus dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana melalui jalur katabolik (teroksidasi) atau dapat digunakan dalam anabolik lainnya. reaksi.

Karenanya, Katabolisme adalah istilah umum untuk rangkaian jalur metabolisme yang mengubah makromolekul menjadi monomer atau molekul yang lebih sederhana. Molekul yang lebih sederhana ini dapat digunakan sebagai blok pembangun untuk molekul lain yang perlu dioperasikan oleh sel (dan karenanya, organisme), seperti protein lain, glikogen, dan trigliserida. Beberapa molekul ini juga akan dipecah menjadi produk limbah, yang merupakan cara lain untuk mengakses energi yang dapat digunakan.

Perbedaan katabolisme dan anabolisme

Katabolisme dan anabolisme adalah proses yang saling melengkapi tetapi berlawanan. Katabolisme memecah makromolekul organik menjadi bentuk yang lebih sederhana. Dengan demikian, katabolisme melepaskan energi kimia dari ikatan kimianya. Anabolisme, di sisi lain, mengkonsumsi energi dari tubuh untuk membentuk ikatan baru dan molekul kompleks baru di arah yang berlawanan.

Karena itu, sementara yang satu mengonsumsi energi, yang lain melepaskannya; sementara satu bergerak dari dasar ke kompleks, yang lain pergi ke arah yang berlawanan. Ini berarti bahwa ketika katabolisme dan anabolisme seimbang, sel-sel tetap stabil; Tetapi ketika perlu untuk memecah jaringan (seperti “membakar” lemak), katabolisme lebih dominan daripada anabolisme.

Katabolisme sel

Katabolisme terjadi di dalam sel-sel tubuh melalui serangkaian proses yang membentuk respirasi sel. Katabolisme terjadi melalui proses yang berbeda, tergantung pada ada atau tidaknya oksigen, tetapi kira-kira melibatkan oksidasi biomolekul glukosa untuk energi.

Proses katabolisme di dalam sel ini, yang disebut glikolisis, berlangsung dalam sitosol sel, memperoleh untuk setiap molekul glukosa (dengan 6 atom karbon) dua piruvat (masing-masing dengan 3 atom karbon), dalam proses yang membalikkan dua molekul ATP untuk mendapatkan empat sebagai balasannya. Kemudian, piruvat ini akan diproses sesuai dengan ada tidaknya oksigen dalam:

  • Respirasi sel. Di hadapan oksigen (lingkungan aerob), piruvat dioksidasi sampai CO2 diperoleh, melepaskan energi dari ikatannya untuk membuat ATP bersamanya. Ini terjadi dalam matriks mitokondria sel pada fase pertama (siklus asam tricarboxylic atau siklus Krebs) dan kemudian dalam rantai respirasi yang terjadi pada membran mitokondria. Proses ini sangat produktif dari sudut pandang energi dan menghasilkan sekitar 36 molekul ATP per molekul glukosa.
  • Fermentasi sel. Ketika oksigen tidak ada (lingkungan anaerob), organisme tidak dapat mengoksidasi piruvat tetapi memfermentasi, menghasilkan molekul etanol atau asam laktat alih-alih CO2. Molekul-molekul ini jauh lebih sulit untuk dihilangkan dan menghasilkan lebih sedikit energi: hanya 2 molekul ATP per molekul glukosa.

Katabolisme otot

latihan katabolisme otot

Latihan dikombinasikan dengan diet yang baik mencegah katabolisme otot.

Katabolisme otot adalah pengurangan massa otot oleh metabolisme itu sendiri, yaitu penghancuran jaringan otot untuk mendapatkan sumber daya yang diperlukan untuk makan.

Katabolisme otot terjadi ketika makanan yang masuk ke dalam tubuh tidak cukup untuk menjaga metabolisme berjalan atau ketika permintaan energi jauh lebih tinggi dari jumlah energi yang diperoleh dari makanan.

Dalam kasus tatabolisme otot ini, tubuh menggunakan lemak tubuh untuk melepaskan energi tambahan, dan begitu kelelahan, ia menggunakan langkah-langkah putus asa seperti “membakar” otot untuk memastikan bahwa metabolisme terus berlanjut.

Untuk menghindari katabolisme otot, diet yang sesuai dengan jumlah latihan atau aktivitas fisik yang dilakukan harus dipertahankan. Selain itu, penting untuk memberi tubuh kesempatan yang cukup untuk istirahat karena jumlah terbesar massa otot diciptakan selama tidur.

Fungsi katabolisme

Katabolisme adalah bagian penting dari proses metabolisme makhluk hidup, yaitu, metode mereka untuk mendapatkan energi, terutama dalam kasus heterotrof, yang harus memakan bahan organik makhluk hidup lainnya dengan mencerna dan menguraikannya menjadi potongan-potongan minimal. bermanfaat bagi tubuh Anda.

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 potongan-potongan yang berguna yang kemudian harus menyusun sel-sel baru dan jaringan baru.

Contoh katabolisme

contoh protein katabolisme

Katabolisme memungkinkan kita mengubah makanan menjadi zat sederhana.

Katabolisme adalah prinsip dasar di balik pencernaan makanan yang kita konsumsi. Sebagai contoh, makanan yang kita makan diproses dan dipecah menjadi biomolekul terbesarnya, yang masuk ke tubuh untuk dikatabolisme.

Dengan demikian, protein dipecah menjadi asam amino, lipid menjadi asam lemak, dan gula menjadi monosakarida. Senyawa yang lebih sederhana ini kemudian bertemu pada jalur metabolisme yang sama: yaitu Acetyl CoA, senyawa yang memasuki sel untuk memulai respirasi seluler (Siklus Krebs).

Proses katabolisme adalah kebalikan dari proses anabolisme. Mereka digunakan untuk menghasilkan energi untuk anabolisme, melepaskan molekul kecil untuk keperluan lain, mendetoksifikasi bahan kimia, dan mengatur jalur metabolisme. Sebagai contoh:

  • Selama respirasi sel, glukosa dan oksigen bereaksi menghasilkan karbon dioksida dan air: C6H12O6 + 6O2  →  6CO2 + 6H2O
  • Dalam sel, hidroksida peroksida terurai menjadi air dan oksigen: 2H2O2  →  2H2O + O2

Banyak hormon bertindak sebagai sinyal untuk mengendalikan katabolisme. Hormon katabolik termasuk adrenalin, glukagon, kortisol, melatonin, hipokretin, dan sitokin. Latihan katabolik adalah latihan aerobik, seperti latihan kardio, yang membakar kalori ketika lemak (atau otot) dipecah.

Tidak berakhir sebagai produk limbah

Ketika produk limbah dibuat, biasanya melalui reaksi oksidatif, sejumlah energi dilepaskan (dari ikatan kimia), yang dapat disimpan sebagai adenosin trifosfat (ATP), unit dasar mata uang energi dalam tubuh. Sementara sebagian energi dalam reaksi katabolik ini hilang sebagai panas, prosesnya cukup efisien, dan membentuk fondasi yang menjadi dasar metabolisme kita.

Apa yang mengontrol proses Katabolisme?

Seperti dalam proses anabolik, proses katabolisme juga membutuhkan sejumlah hormon untuk terjadi. Hormon utama yang terlibat dalam katabolisme termasuk glukagon, kortisol, adrenalin, dan sitokin. Penting untuk diingat bahwa semua proses seluler dan metabolisme harus diatur dan dikontrol dengan ketat, sehingga sumber daya tidak terbuang sia-sia dan sel beroperasi dengan efisiensi tinggi setiap saat.

Hormon adalah sinyal untuk banyak proses ini. Dirilis oleh berbagai kelenjar di seluruh tubuh, mereka memberi tahu organ, otot, dan jaringan apa yang harus dilakukan. Misalnya, ketika Anda menemukan diri Anda dalam situasi berbahaya, respons penerbangan-atau-perlawanan Anda menendang dan kortisol serta adrenalin Anda dilepaskan ke dalam aliran darah Anda. Ini, pada gilirannya, akan memulai kaskade proses katabolik yang akan memecah glikogen menjadi glukosa sehingga otot memiliki energi untuk berfungsi dan mempercepat jantung Anda. Banyak proses yang diuraikan di bawah ini dikendalikan dan diatur dengan hormon, yang sering bertindak sebagai perekat perilaku antara apa yang dituntut otak dan tubuh.

Proses Katabolisme

Proses utama katabolisme meliputi siklus asam sitrat, glikolisis, deaminasi oksidatif, pemecahan jaringan otot dan pemecahan lemak. Secara singkat kita akan melihat masing-masing aspek utama katabolisme di bawah ini.

Glikolisis

Ini adalah proses katabolisme yang sangat penting, karena merupakan proses yang memecah gula (misalnya, glukosa) menjadi piruvat, bersama dengan produksi ATP dan NADH. Dimulai dengan satu molekul glukosa, glikolisis adalah reaksi 10 langkah yang akan menghasilkan dua molekul piruvat sebagai produk. Menggunakan berbagai enzim, termasuk kinase, mutase, dehydrogenase, isomerase dan liase, serta konsumsi dua ATP, molekul glukosa dasar ini dapat dipecah menjadi 2 molekul piruvat, 2 NADH (yang kemudian digunakan untuk generasi ATP selanjutnya) ) dan 4 ATP. Karena dua ATP dikonsumsi selama bagian konsumsi energi dari proses ini, keuntungan bersih dari pemecahan molekul glukosa adalah 2 ATP. Jika Anda ingin belajar tentang reaksi individu yang terlibat dalam glikolisis, periksa artikel di sini!

Siklus Asam Sitrat

Juga dikenal sebagai Siklus Krebs, siklus asam sitrat menggunakan beberapa produk glikolisis untuk produksi energi lebih lanjut, dimulai dengan molekul piruvat. Sekali lagi, enzim memainkan peran kunci dalam memanipulasi molekul piruvat ini dan mengikatnya dengan molekul lain untuk melepaskan energi dengan cara yang terkontrol dan melanggengkan siklus. Produk dari satu putaran siklus asam sitrat (menggunakan 2 molekul piruvat) terdiri dari 4 molekul karbon dioksida, 6 molekul NADH, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul GTP. NADH dan FADH2 akan melanjutkan ke rantai transpor elektron untuk produksi ATP yang lebih banyak lagi.

Deaminasi oksidatif

Ketika datang untuk memecah protein dan asam amino, dan mengakses energi di dalamnya, proses yang kurang dikenal disebut deaminasi oksidatif diperlukan. Protein biasanya dipecah dan digunakan sebagai substrat untuk pengembangan molekul lebih lanjut (proses anabolik). Namun, ketika ada kekurangan karbohidrat atau sumber energi normal, tubuh akan mulai memecah protein menjadi asam amino mereka, melalui proses yang disebut proteolisis. Tidak seperti sumber energi lainnya, asam amino memiliki nitrogen, sehingga diperlukan proses katabolik yang berbeda – deaminasi oksidatif.

Ketika gugus nitrogen dihilangkan, kerangka karbon dasar tertinggal, yang dikenal sebagai ketoasid. Mirip dengan molekul glukosa normal, ketoasid dapat masuk ke dalam Siklus Krebs untuk menghasilkan energi, atau dapat disintesis lebih lanjut menjadi asam lemak bebas. Amonia adalah produk sampingan dari jenis deaminasi ini, yang baik-baik saja dalam jumlah kecil, tetapi kadar tinggi beracun. Tubuh melawan ini dengan mengubah amonia menjadi urea di hati, di mana ia dapat ditransfer dari hati ke ginjal dan diekskresikan dalam urin kita.

Pemecah Lemak (Lipolisis)

Memecah simpanan lemak trigliserida yang disimpan dalam jaringan adiposa adalah cara lain untuk menghasilkan energi. Trigliserida terdiri dari tulang punggung glikol, tiga ekor asam lemak, dan tiga ikatan ester yang menghubungkan dua komponen sebelumnya. Tiga ikatan ester harus diputus untuk melepaskan energinya, yang dilakukan melalui reaksi hidrolisis. Dalam tiga langkah terpisah, masing-masing ikatan ini rusak. Setelah masing-masing asam lemak dihilangkan melalui pengenalan air (H2o), produk akhir termasuk molekul gliserol, dua asam lemak yang dibebaskan, dan energi yang dapat digunakan. Hormon yang merangsang proses ini termasuk kortisol, adrenalin dan glukagon; insulin bekerja melawan proses ini, menstimulasi proses anabolik yang menghasilkan trigliserida.

Pemecahan Jaringan Otot

Meskipun kebanyakan orang berusaha menghindari degradasi massa otot mereka dengan cara apa pun, seringkali hal itu bisa sulit. Langsung setelah latihan, atau di pagi hari setelah periode panjang tanpa asupan nutrisi, tubuh mungkin mulai mengkatalis jaringan otot karena kurang proses anabolik yang dibutuhkan untuk membangun lebih banyak jaringan otot. Ini jelas kedengarannya berlawanan dengan intuisi, tetapi transformasi jaringan menjadi energi ini sebagai tanggapan terhadap tidak menyediakan energi dasar yang cukup, baik dari sumber protein atau karbohidrat, ke tubuh Anda.

Kata terakhir

Jelas ada banyak cara yang berbeda bahwa tubuh dapat menghasilkan energi yang dapat digunakan dan blok bangunan penting melalui proses katabolisme. Memahami bagaimana setiap sumber energi potensial ditangani dan dimanfaatkan oleh tubuh harus mendorong Anda untuk memilih makanan dengan bijak dan memastikan metabolisme Anda tetap dalam kondisi prima.



Related Posts

None found