1. Karbohidrat: Sumber Energi Primer
Karbohidrat adalah biomolekul yang tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen, dan dikenal sebagai gula atau sakarida. Fungsi utamanya adalah sebagai sumber energi dan komponen struktural.
A. Klasifikasi Karbohidrat
- Monosakarida: Unit gula tunggal (tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut). Contoh penting adalah Glukosa (sumber energi utama), Fruktosa, dan Galaktosa.
- Disakarida: Terdiri dari dua unit monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Contoh: Sukrosa (glukosa + fruktosa) dan Laktosa (glukosa + galaktosa).
- Polisakarida: Polimer besar dari monosakarida.
- Penyimpanan Energi: Pati (pada tumbuhan) dan Glikogen (pada hewan, terutama di hati dan otot).
- Struktural: Selulosa (komponen utama dinding sel tumbuhan).
2. Glikolisis: Awal Pengekstrakan Energi
Glikolisis adalah jalur katabolik sentral yang terjadi di sitosol (sitoplasma) sel dan merupakan jalur wajib bagi hampir semua organisme untuk memulai metabolisme glukosa.
A. Proses dan Hasil Akhir
- Input: Satu molekul Glukosa (6 karbon).
- Output: Dua molekul Piruvat (3 karbon).
- Hasil Energi Bersih (per molekul Glukosa):
- 2 molekul ATP bersih (dihasilkan melalui Fosforilasi Tingkat Substrat).
- 2 molekul $\text{NADH}$ (pembawa elektron yang akan menghasilkan lebih banyak ATP di Tahap III).
B. Tahapan Kunci
- Tahap Persiapan (Menggunakan Energi): Glukosa difosforilasi dua kali, membutuhkan investasi 2 molekul ATP.
- Tahap Pembayaran (Menghasilkan Energi): Molekul 6 karbon dipecah menjadi dua molekul 3 karbon (Piruvat), menghasilkan 4 ATP dan 2 NADH.
3. Siklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)
Jika ada oksigen, Piruvat dari Glikolisis diangkut ke mitokondria dan diubah menjadi Asetil KoA melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Asetil KoA kemudian memasuki Siklus Asam Sitrat (TCA Cycle).
A. Peran Sentral
Siklus ini adalah pusat katabolisme aerobik, tempat Asetil KoA (dari karbohidrat, lipid, dan protein) dioksidasi sepenuhnya.
B. Proses dan Hasil Akhir
Setiap molekul Asetil KoA dioksidasi menjadi dua molekul $\text{CO}_2$ sambil melepaskan sejumlah besar elektron.
| Hasil (per 1 Siklus Asetil KoA) | Fungsi Selanjutnya |
| 3 molekul $\text{NADH}$ | Memasuki Rantai Transpor Elektron (RTE). |
| 1 molekul $\text{FADH}_2$ | Memasuki RTE. |
| 1 molekul $\text{GTP}$ (diubah menjadi ATP) | Energi langsung (Fosforilasi Tingkat Substrat). |
| 2 molekul $\text{CO}_2$ | Dikeluarkan sebagai produk sisa. |
Tujuan utama siklus ini bukan menghasilkan ATP langsung, melainkan menghasilkan $\text{NADH}$ dan $\text{FADH}_2$—pembawa elektron berenergi tinggi.
4. Fosforilasi Oksidatif: Penghasil Energi Utama
Ini adalah tahap akhir dan paling produktif dalam respirasi seluler, terjadi di membran dalam mitokondria. Ini adalah proses yang membutuhkan oksigen (aerobik) dan menghasilkan sebagian besar ATP sel.
Shutterstock
A. Rantai Transpor Elektron (RTE)
- Pengiriman Elektron: $\text{NADH}$ dan $\text{FADH}_2$ melepaskan elektronnya ke kompleks protein yang tertanam dalam membran mitokondria.
- Pemindahan Proton: Energi yang dilepaskan saat elektron melewati RTE digunakan untuk memompa proton ($\text{H}^+$) dari matriks mitokondria ke ruang antar-membran.
- Akseptor Akhir: Elektron akhirnya diterima oleh Oksigen ($\text{O}_2$), membentuk air ($\text{H}_2\text{O}$). Inilah sebabnya mengapa kita membutuhkan oksigen.
B. Kemiosmosis
Pemekatan $\text{H}^+$ di ruang antar-membran menciptakan gradien elektrokimia yang kuat (potensial membran).
- Proton mengalir kembali ke matriks melalui saluran protein khusus yang disebut ATP Sintase.
- Aliran proton (mirip turbin air) ini mendorong sintesis sejumlah besar ATP dari $\text{ADP}$ dan $\text{P}_i$. Proses ini disebut kemiosmosis.
C. Total Hasil ATP
Secara teoritis, oksidasi satu molekul Glukosa secara penuh melalui semua tahapan (Glikolisis, Siklus Krebs, dan Fosforilasi Oksidatif) dapat menghasilkan sekitar 30–32 molekul ATP bersih.
Leave a Reply