Katabolisme adalah proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Proses ini terdiri dari glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif yang secara bersama-sama mengubah glukosa menjadi air dan energi dalam bentuk ATP.

1. PENGERTIAN KATABOLISME
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan energi
berupa ATP yang biasa digunak4an organisme untuk beraktivitas. Katabolisme mempunyai dua
fungsi, yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain, dan menyediakan energi
kimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel. Reaksi yang umum terjadi adalah reaksi
oksidasi. Energi yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpan dalam bentuk fosfat, terutama
dalam bentuk ATP (Adenosin trifosfat) dan berenergi elektron tinggi NADH2 (Nikotilamid
adenin dinukleotida H2) serta FADH2 (Flavin adenin dinukleotida H2).
Tabel macam-macam reaksi katabolisme :
Tahapan Tempat Substrat hasil
Glikolisis Sitoplasma C6H12O6 2ATP, 2Asam
piruvat,
2NADH
Dekarboksilasi
oksidatif
mitokondria Asam piruvat Asetil CO-A
Siklus asam sitrat Matriks mitokondria Asetil CO-A NADH2 +
ATP
Transpor elektron Membran dalam
mitokondria
NADH2 dan FADH2 30ATP +
4ATP + H2O+
CO2
Siklus krebs Matriks mitokondria Glukosa
Respirasi sel
Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentuk ATP dan
NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein). Jalur-jalur
metabolisme respirasi sel juga terlibat dalam pencernaan makanan.
Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup
melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan dalam menjalankan fungsi
hidup. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan
pernapasan. Namun demikian, istilah respirasi mencakup proses-proses yang juga tidak tercakup

2. pada istilah pernapasan. Respirasi terjadi pada semua tingkatan organisme hidup, mulai dari
individu hingga satuan terkecil, sel. Apabila pernapasan biasanya diasosiasikan dengan
penggunaan oksigen sebagai senyawa pemecah, respirasi tidak melulu melibatkan oksigen.
Pada dasarnya, respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai unit penyimpan energi
kimia pada organisme hidup. SET, seperti molekul gula atau asam-asam lemak, dapat dipecah
dengan bantuan enzim dan beberapa molekul sederhana. Karena proses ini adalah reaksi
eksoterm (melepaskan energi), energi yang dilepas ditangkap oleh ADP atau NADP membentuk
ATP atau NADPH. Pada gilirannya, berbagai reaksi biokimia endotermik (memerlukan energi)
dipasok kebutuhan energinya dari kedua kelompok senyawa terakhir ini.
Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan manusia memerlukan oksigen sebagai
oksidatornya. Reaksi yang demikian ini disebut sebagai respirasi aerob. Namun demikian,
banyak proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang disebut respirasi anaerob. Yang
paling biasa dikenal orang adalah dalam proses pembuatan alkohol oleh khamir Saccharomyces
cerevisiae. Berbagai bakteri anaerob menggunakan belerang (atau senyawanya) atau beberapa
logam sebagai oksidator. Respirasi dilakukan pada satuan sel. Proses respirasi pada organisme
eukariotik terjadi di dalam mitokondria.
Glikolisis
Glikogenolisis, pengubahan glikogen menjadi glukosa. Glikogenolisis adalah lintasan
metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis, untuk menjaga keseimbangan
kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtoma hipoglisemia. Pada
glikogenolisis, glikogen digradasi berturut-turut dengan 3 enzim, glikogen fosforilase,
glukosidase, fosfoglukomutase, menjadi glukosa. Hormon yang berperan pada lintasan ini adalah
glukagon dan adrenalin.

3. Glikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa membutuhkan . oksigen.
Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam
piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal,
dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme.
Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan
dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa
organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan
NADH.
Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (bahasa Inggris:
EMP pathway), yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden, Otto Meyerhof dan Jakub
Karol Parnas. Selain itu juga terdapat lintasan Entner–Doudoroff yang ditemukan oleh Michael
Doudoroff dan Nathan Entner terjadi hanya pada selprokariota, dan berbagai lintasan
heterofermentatif dan homofermentatif.
Ringkasan reaksi glikolisis pada lintasan EMP adalah sebagai berikut:
Sedangkan ringkasan reaksi dari glikolisis, siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif adalah:
Jalur pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari glukosa. Jalur pentose fosfat adalah
adalah jalur alternative metabolism glukosa. Jalur ini berlangsung di sitosol. Enzim yang terlibat
antara lain G6P, transketolase, dan transaldolase.
Siklus Krebs

4. Siklus krebs merupakan tahap kedua respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari nama
orang yang menemukan reaksi tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklus ini
disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang
dibentuk pada glikolisis yang meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus
krebs terjadi di dalam mitokondria.
Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut:
a) Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus krebs setelah bereaksi dengan
NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan ko-enzim A atau Ko-A, membentuk asetil Ko-
A. Dalam peristiwa ini, CO2 dan NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asam
piruvat) menjadi 2C (asetil ko-A).
b) Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) dan terbentuk asam sitrat (6C).
Dalam peristiwa ini, Ko-A dibebaskan kembali.
c) Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan
CO2.
d) Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asam suksinat (4C) setelah bereaksi dengan
NAD+ dengan membebaskan NADH, CO2 dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP
dan asam fosfat anorganik.
e) Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi dengan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida)
dan membentuk asam malat (4C) dengan membebaskan FADH2.

5. f) Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksaloasetat (4C)
dengan membebaskan NADH, karena asam oksalo asetat akan kembali dengan asetil ko-A
seperti langkah ke 2 di atas.
Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahap kedua dalam respirasi aerob
yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk
kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus krebs selanjutnya. Dalam siklus
krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.
Transpor electron
Transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria, dan berakhir setelah elektron
dan H+ bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O.
ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP. Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan
penting adalah NADH, FAD, dan molekul-molekul khusus, seperti Flavo protein, ko-enzim Q,
serta beberapa sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3.
Elektron berenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMN (Flavine
Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q, sitokrom C1, C, A, B, dan A3, lalu berikatan dengan H
yang diambil dari lingkungan sekitarnya. Sampai terjadi reaksi terakhir yang membentuk H2O.
Jadi hasil akhir proses ini terbentuknya 32 ATP dan H2O sebagai hasil sampingan respirasi.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh, pada tumbuhan
melalui stomata dan melalui paru-paru pada pernapasan hewan tingkat tinggi. Ketiga proses
respirasi dapat diringkas sebagai berikut.
Fosforilasi oksidatif

6. Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme yang menggunakan energi yang
dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP, dan mereduksi gas oksigen menjadi
air.
Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis nutrien,
hampir semuanya menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP. Lintasan ini
sangat umum digunakan karena sangat efisien untuk mendapatkan energi, dibandingkan dengan
proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik. Dalam proses fosforilasi
oksidatif, elektron yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat akan ditransfer ke senyawa NAD+
yang berada di dalam matriks mitokondria. Setelah menerima elektron, NAD+ akan bereaksi
menjadi NADH dan ion H+, kemudian mendonorkan elektronnya ke rantai transpor elektron
kompleks I dan FAD yang berada di dalam rantai transpor elektron kompleks II. FAD akan
menerima dua elektron, kemudian bereaksi menjadi FADH2 melalui reaksi redoks.
Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada
eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria,
manakala pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel. Enzim yang saling
berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein
utama terlibat dalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak enzim-enzim berbeda
yang terlibat.
Elektron yang melekat pada molekul rantai transpor elektron di sisi dalam membran
mitokondria akan menarik ion H+ menuju membran mitokondria sisi luar, disebut kopling
kemiosmotik,[4] yang menyebabkan kemiosmosis, yaitu difusi ion H+ melalui ATP sintase ke
dalam mitokondria yang berlawanan dengan arah gradien pH, dari area dengan energi potensial
elektrokimiawi lebih rendah menuju matriks dengan energi potensial lebih tinggi. Proses kopling

7. kemiosmotik menghasilkan kombinasi gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran ini
yang disebut gaya gerak proton. Energi gaya gerak proton digunakan untuk menghasilkan ATP
melalui reaksi fosforilasi ADP.
Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian vital metabolisme, ia menghasilkan spesi
oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen peroksida pada kompleks I. Hal ini dapat
mengakibatkan pembentukan radikal bebas, merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga
menyebabkan penuaan. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga
merupakan target dari banyak obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas enzim.
Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi Oksidatif atau disingkat dengan DO adalah proses Perubahan Piruvat
menjadi Asetilkoezim – A. Proses ini berlangsung karboksilasi Oksidatif ini di membran luar
mitocondria sebagai fase antara sebelum Siklus Krebs ( Pra Siklus Krebs ) sehingga DO sering
dimasukkan langsung dalam Siklus krebs. Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil
koenzim-A, merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur
metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). Reaksi yang diaktalisis oleh kompleks
piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga macam enzim (piruvat
dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, dan dihidrolipoil dehidrogenase), lima macam
koenzim (tiaminpirofosfat, asam lipoat, koenzim-A, flavin adenin dinukleotida, dan nikotinamid
adenine dinukleotida) dan berlangsung dalam lima tahap reaksi.
Keseluruhan reaksi dekarboksilasi ini irreversibel, dengan Δ G 0 = - 80 kkal per
mol. Reaksi ini merupakan jalan masuk utama karbohidrat kedalam daur Krebs. Tahap reaksi
pertama dikatalis oleh piruvat dehidrogenase yang menggunakan tiamin pirofosfat sebagai
koenzimnya. Dekarboksilasi piruvat menghasilkan senyawa α-hidroksietil yang terkait pada
gugus cincin tiazol dari tiamin pirofosfat.
Pada tahap reaksi kedua α-hidroksietil didehidrogenase menjadi asetil yang kemudian
dipindahkan dari tiamin pirofosfat ke atom S dari koenzim yang berikutnya, yaitu asam lipoat,
yang terikat pada enzim dihidrolipoil transasetilase.
Dalam hal ini gugus disulfida dari asam lipoat diubah menjadi bentuk reduksinya, gugus
sulfhidril. Pada tahap reaksi ketiga, gugus asetil dipindahkan dengan perantara enzim dari gugus
lipoil pada asam dihidrolipoat, kegugus tiol (sulfhidril pada koenzim-A).

8. Kemudian asetil ko-A dibebaskan dari sistem enzim kompleks piruvat
dehidrogenase. Pada tahap reaksi keempat gugus tiol pada gugus lipoil yang terikat pada
dihidrolipoil transasetilase dioksidasi kembali menjadi bentuk disulfidanya dengan enzim
dihidrolipoil dehidrogenase yang berikatan dengan FAD (flavin adenin dinukleotida).
Akhirnya (tahap reaksi kelima) FADH + (bentuk reduksi dari FAD) yang tetap terikat pada
enzim, dioksidasi kembali oleh NAD + (nikotinamid adenin dinukleotida) manjadi FAD,
sedangkan NAD + berubah menjadi NADH (bentuk reduksi dari NAD +).
Fermentasi
Fermentasi adalah proses pembebasan energy tanpa oksigen. Ciri-ciri dari fermentasi
adalah:
1. Terjadi pada organisme yang tidak membutuhkan oksigen bebas
2. terjadi proses glikolisis
3. tidak terjadi penyaluran elektron ke Siklus Krebs dan Transpor Elektron
4. energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan dengan Respirasi aerob
5. Fermentasi terdiri atas 3 macam, yaitu:
a. Fermentasi Asam Laktat
b. Fermentasi Alkohol
c. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi Asam Laktat merupakan proses fermentasi yang menghasilkan Asam Laktat
(asam susu = asam lelah). Ciri-ciri dari fermentasi asam laktat adalah:

9. 1. Terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia
2. menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang mengakibatkan:
a. napas tersengal-sengal
b. pegal-pegal di sekujur tubuh
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP
4. reaksi sederhananya:
2CH3CCOCOOH → 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal
Fermentasi Alkohol
Fermentasi Alkohol merupakan proses fermentasi yang menghasilkan alkohol sebagai
produk sampingan.
Ciri-ciri fermentasi alkohol:
1. terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae).
2. menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Alkohol mengakibatkan racun bagi
organisme tersebut.
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2
4. reaksi sederhananya:
2CH3COCOOH → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkal
Fermentasi Asam Cuka

10. Fermentasi asam cuka merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam keadaan
aerob dan menghasilkan asam cuka.
Ciri-ciri fermentasi asam cuka:
1. terjadi pada bakteri asam cuka
2. substratnya adalah Etanol (Alkohol)
3. dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Katabolisme dan Anabolisme
a. Cahaya
b. Suhu
c. CO2
d. O2
e. H2O
f. Unsur/senyawa kimia
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, dkk,Biology Edisi Kelima-Jilid I. Jakarta: Erlangga,2003
Rachmadiarti, Fida, dkk. 2007. Biologi Umum. Surabaya : Unesa Unipress