UNIKAL || MAKALAH BIOKIMIA - METABOLISME PATI (KATABOLISME)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun ucapkan kepada TUHAN YME yang telah melimpahkan rahmat-Nyakepada penyusun, sehingga tugas makalah biologi tentang “metabolisme pati (katabolisme)” dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini juga sebagai tugas yang harus dikerjakan untuk sarana pembelajaran.

 Makalah ini dibuat berdasarkan apa yang telah diterima dan juga dikutib dari berbagi sumber baik dari buku maupu dari media elektronik. Semoga isi dari makalah ini dapat berguna dan dapat menambah wawasan serta pengetahuan. Selayaknya manusia biasa yang tidak pernah lepas dari kesalahan, maka dalam pembuatan makalah ini masih banyak yang harus di koreksi dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran sangat dianjurkan guna memperbaiki kesalahan dalam makalah ini.Demikian, apabila ada kesalahan dan kekurangan dalam isi makalah ini, mohon maaf yang sebesar-besarnya.

Pekalongan,   Maret 2015

Penulis

  

BAB I

PENDAHULUAN

A.      LATAR BELAKANG

Metabolisme adalah suatu proses kimiawi yang terjadi di dalam tubuh semuamakhluk hidup, proses ini merupakan pertukaran zat ataupun suatu organism dengan lingkungannya. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani, yaitu “metabole” yang berarti perubahan, dapat kita katakana bahwa makhluk hidup mendapat, mengolah dan mengubah suatu zat melalui proses kimiawi untuk mempertahankan hidupnya.

Pertama, berubah menjadi senyawa yang lebih kompleks disebut anabolisme, asimilasi, atau sintesis. Kedua, berubah menjadi senyawa yang lebih sederhana disebut katabolisme atau disimilasi. Dengan demikian metabolisme meliputi dua macam reaksi, yaitu anabolisme dan katabolisme.

Proses metabolisme ini melibatkan berbagai reaksi kimia dengan sejumlah energi yang menyertainya. Metabolisme dalam makhluk hidup dapat dibedakan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme.

Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antaara satu sel atau secara keseluruhan dengan lingkungannya. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan. Sebelum sel melakukan pembelahan, maka protoplasma akan aktif mengumpulkan serta mensintesa karbohidrat, protein, lemak dan banyak lagi senyawa kompleks yang merupakan bagian dari protoplasma dan dinding sel. Bahan dasar untuk sintesa senyawa organic tersebut adalah unsure-unsur aorganic yang diserap oleh akar dan gula yang dibentuk dari karbon dioksida dan air pada proses fotosintesa (asimilasi karbon).

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.

Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang penting dalam metabollisme adalah perenannya dalam penawar racun atau detoksifikasi.

B.       RUMUSAN MASALAH

1.    Apa pengertian dari metabolisme dan katabolisme?

2.    Apa saja tahapan katabolisme?

3.    Bagaimana kerja pati (amilum) pada karbohidrat?

C.      TUJUAN

1.    Untuk mengetahui definisi metabolisme dan katabolisme.

2.    Untuk mengetahui tahpan katabolisme.

3.    Untuk mengetahui kerja pati pada karbohidrat.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      DASAR TEORI

Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan enersi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein.

Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.

Di dalam ilmu gizi, secara sederhana karbohidrat dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu karbohidrat sederhana & karbohidrat kompleks dan berdasarkan responnya terhadap glukosa darah di dalam tubuh, karbohidrat juga dapat dibedakan berdasarkan nilai tetapan indeks glicemik-nya (glycemic index). Contoh dari karbohidrat sederhana adalah monosakarida seperti glukosa, fruktosa & galaktosa atau juga disakarida seperti sukrosa & laktosa. Jenisjenis karbohidrat sederhana ini dapat ditemui terkandung di dalam produk pangan seperti madu, buah-buahan dan susu.Sedangkan contoh dari karbohidrat kompleks adalah pati (starch), glikogen (simpanan energi di dalam tubuh), selulosa, serat (fiber) atau dalam konsumsi sehari-hari karbohidrat kompleks dapat ditemui terkandung di dalam produk pangan seperti, nasi, kentang, jagung, singkong, ubi, pasta, roti dsb.

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen clan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.

Karbohidrat sederhana

1.         Monosakarida

Monosakarida merupakan jenis karbohidrat sederhana yang terdiri dari 1 gugus cincin. Contoh dari monosakarida yang banyak terdapat di dalam sel tubuh manusia adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa. Glukosa di dalam industri pangan lebih dikenal sebagai dekstrosa atau juga gula anggur. Di alam, glukosa banyak terkandung di dalam buah-buahan, sayuran dan juga sirup jagung. Fruktosa dikenal juga sebagai gula buah dan merupakan gula dengan rasa yang paling manis. Di alam fruktosa banyak terkandung di dalam madu (bersama dengan glukosa), dan juga terkandung diberbagai macam buah-buahan. Sedangkan galaktosa merupakan karbohidrat hasil proses pencernaan laktosa sehingga tidak terdapat di alam secara bebas. Selain sebagai molekul tunggal, monosakarida juga akan berfungsi sebagai molekul dasar bagi pembentukan senyawa karbohidrat kompleks pati (starch) atau selulosa.

2.         Disakarida

Disakarida merupakan jenis karbohidrat yang banyak dikonsumsi oleh manusia di dalam kehidupan sehari-hari. Setiap molekul disakarida akan terbentuk dari gabungan dua molekul monosakarida. Contoh disakarida yang umum digunakan dalam konsumsi sehari-hari adalah sukrosa yang terbentuk dari gabungan satu molekul glukosa dan fruktosa dan juga laktosa yang terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa & galaktosa .Di dalam produk pangan, sukrosa merupakan pembentuk hampir 99% dari gula pasir atau gula meja (table sugar) yang biasa digunakan dalam konsumsi sehari-hari sedangkan laktosa merupakan karbohidrat yang banyak terdapat di dalam susu sapi dengan konsentrasi 6.8 gr / 100 ml.

Karbohidrat biasanya disimpan sebagai polimer panjang molekul glukosa dengan ikatan glikosidik untuk dukungan struktural (misalnya kitin ,selulosa ) atau untuk penyimpanan energi (misalnya glikogen , pati). Namun, afinitas yang kuat karbohidrat yang paling untuk membuat penyimpanan air dalam jumlah besar karbohidrat tidak efisien karena berat molekul besar dari kompleks karbohidrat terlarut air. Pada sebagian besar organisme, kelebihan karbohidrat secara teratur catabolised untuk membentuk asetil-KoA , yang merupakan bahan baku untuk sintesis asam lemak jalur, asam lemak , trigliserida , dan lipid yang biasanya digunakan untuk penyimpanan jangka panjang energi.Karakter hidrofobik lipid membuat mereka bentuk yang lebih kompak dari penyimpanan energi dari karbohidrat hidrofilik. Namun, hewan, termasuk manusia, kurangnya mesin enzimatik yang diperlukan dan sehingga tidak mensintesis glukosa dari lemak. 

Semua karbohidrat berbagi rumus umum sekitar C n H 2n O n; glukosa adalah C 6 H 12 O 6. Monosakarida dapat kimiawi terikat bersama untuk membentuk disakarida seperti sukrosa dan lebih lama polisakarida seperti pati dan selulosa.

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang (Kimball, 1983).

Pati adalah suatu polisakarida yang mengandung amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polisakarida berantai lurus bagian dari butir-butir pati yang terdiri atas molekul-molekul  glukosa -1,4-glikosidik . Amilosa merupakan bagian dari pati yang larut dalam air, yang mempunyai berat molekul antara 50.000-200.000, dan bila ditambah dengan iodium akan memberikan warna biru.

Amilum merupakan suatu senyawa organik yang tersebar luas pada kandungan tanaman. Amilum dihasilkan dari dalam daun-daun hijau sebagai wujud penyimpanan sementara dari produk fotosintesis. Amilum juga tersimpan dalam bahan makanan cadangan yang permanen untuk tanaman, dalam biji, jari-jari teras, kulit batang, akar tanaman menahun, dan umbi.

Umumnya amilum terdapat pada makanan pokok kita, seperti beras, roti, sagu, kentang, ubi, dll.

Secara umum, gula terdiri dari gula sederhana (glukosa, fuktosa, galakstosa). Amilum ini terdiri dari 3-10 gula sederhana yang saling berikatan.Amilum merupakan 50-65% berat kering biji gandum dan 80% bahan kering umbi kentang.

Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat padates iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan. Amilum terdiri dari 20% bagian yang larut air (amilosa) dan 80% bagian yang tidak larut air (amilopektin). Hidrolisis amilum oleh asam mineral menghasikan glukosa sebagai produk akhir secara hampir kuantitatif.

Proses metabolisme ada 2 yaitu, :

1.         Katabolisme,

2.         Anabolisme.

B.       PENGERTIAN KATABOLISME

Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Untuk dapat digunakan oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP  (Adenosin TriPhospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat. Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel, yang digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain.Contoh katabolisme adalah respirasi sel, yaitu proses penguraian bahan makanan yang bertujuan menghasilkan energi. Sebagai bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan sebagai hasilnya adalah CO₂ (karbon dioksida, air dan energi). Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup,sel hewan maupun sel tumbuhan. Katabolisme adalah proses pemecahan/penguraian senyawa kompleks/molekul kompleks menjadi molekul-molekul sederhana dengan bantuan enzim. Pada proses katabolisme, molekul kompleks dan berukuran besar seperti polisakarida, lipid, asam nukleat dan protein akan dipecah dan diuraikan menjadi beberapa molekul yang lebih kecil seperti monosakarida, asam lemak, nukleotida, dan asam amino.

Proses katabolisme menghasilkan energi. Energi kimia yang terdapat dalam senyawa tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi akan diubah terlebih dahulu menjadi adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai. Energi itu digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, reproduksi, dan merespons rangsangan.

C.      TAHAPAN KATABOLISME

Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.
                             (glukosa)

Contoh Fermentasi : C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.
                               (glukosa) (etanol)

1.    Respirasi
      Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Contoh:
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya: 

C6H,206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi
(gluLosa)

2.    Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1)   Glikolisis.

Peristiwa perubahan : Glukosa => Glulosa - 6 - fosfat => Fruktosa 1,6 difosfat Þ
3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :

·         2 molekul asam piravat.

·         molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi.

·         2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2)   Daur Krebs.

Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia 

3) Transpor elektron respirasi.

Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut: 

a.    PROSES AKSEPTOR ATP

1.      Glikolisis: Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP

2.      Siklus Krebs: 2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP 2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2

3.      Rantai trsnspor elektron respirator: 10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP 2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP

Total 38 ATP

Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP

b.   FERMENTASI

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

Ø Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim

Prosesnya:

1.    Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis). Enzim C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2.    Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat. 2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD piruvat
dehidrogenasa.

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

Ø Fermentasi Alkohol 

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.

Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya:

1.    Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)

2.    Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat asetaldehid + CO2. piruvat                      dekarboksilase (CH3CHO)

3.    Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).

2 CH3CHO + 2 NADH2            2 C2HsOH + 2 NAD. alkohol dehidrogenase enzim.

Ringkasan reaksi : 

C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

Ø Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi: 

aerob
C6H12O6                2 C2H5OH                 2 CH3COOH + H2O + 116 kal (glukosa) bakteri asam cuka asam cuka.

  

BAB III

PENUTUP

A.      KESIMPULAN

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti manusia.

Karbohidrat biasanya disimpan sebagai polimer panjang molekul glukosa dengan ikatan glikosidik untuk dukungan struktural (misalnya kitin ,selulosa ) atau untuk penyimpanan energi (misalnya glikogen , pati).

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang.

B.       SARAN

Dengan adanya makalah ini, diharapkan penulis maupun pembaca menjadi lebih paham dan mendapat ilmu dari membaca makalah ini. Khususnya pegetahuan yang lebih banyak mengenai katabolisme pati pada sistem metabolisme.