Perpustakaan Cyber

Perpustakaan Cyber, Jurnal, Artikel Ilmiah, Referensi, Sains, Teknologi, Materi Pelajaran, Cerita Rakyat, Dongeng.

Tuesday, June 3, 2014

Pengertian Anabolisme dan Katabolisme, Proses, Tahapan. Perbedaan dan Persamaan, Contoh

Kita telah mengetahui bahwa metabolisme dapat menghasilkan energi. Namun, kita juga perlu tahu bahwa proses ini juga membutuhkan energi. Apa fungsi energi tersebut? Energi ini berfungsi untuk menyusun senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan tubuh. Proses penyusunan inilah yang disebut anabolisme. Anabolisme, atau biosintesis, adalah proses dimana organisme hidup mensintesis molekul kompleks kehidupan dari molekul yang sederhana. Anabolisme, bersama-sama dengan katabolisme, adalah dua serangkaian proses kimia dalam sel yang secara bersama-sama disebut metabolisme. Reaksi anabolik adalah proses yang divergen. Artinya, jenis bahan baku yang relatif sedikit, digunakan untuk mensintesis berbagai macam produk akhir. Hal ini menyebabkan peningkatan ukuran sel atau kompleksitas, atau keduanya.

Anabolisme


Proses anabolik menghasilkan peptida, protein, polisakarida, lipid dan asam nukleat. Molekul-molekul ini merupakan semua bahan dari sel-sel hidup, seperti membran dan kromosom, serta produk-produk khusus tipe tertentu dari sel, seperti enzim, antibodi, hormon dan neurotransmiter.

Katabolisme, kebalikan dari anabolisme, menghasilkan molekul yang lebih kecil yang digunakan oleh sel untuk mensintesis molekul yang lebih besar. Dengan demikian, berbeda dengan reaksi dari anabolisme, katabolisme merupakan proses konvergen, dimana berbagai jenis molekul dipecah menjadi jenis produk akhir yang relatif sedikit.

Energi yang dibutuhkan untuk anabolisme disuplai oleh molekul yang kaya akan energi, adenosin trifosfat (ATP). Energi ini ada dalam bentuk ikatan kimia berenergi tinggi antara molekul kedua dan ketiga dari fosfat pada ATP. Energi ATP dilepaskan ketika ikatan ini pecah, mengubah ATP menjadi adenosin difosfat (ADP). Selama reaksi anabolik, ikatan fosfat berenergi tinggi dari ATP, ditransfer ke substrat (suatu molekul yang dikerjakan oleh enzim) untuk memberikan energi dalam persiapan untuk penggunaan molekul selanjutnya sebagai bahan baku untuk sintesis molekul yang lebih besar. Selain ATP, beberapa proses anabolik juga memerlukan atom hidrogen berenergi tinggi yang disediakan oleh molekul NADPH.

Meskipun anabolisme dan katabolisme terjadi secara bersamaan dalam sel, tingkat reaksi kimia mereka dikendalikan secara independen satu sama lain. Misalnya, ada dua jalur enzimatik untuk metabolisme glukosa. Jalur anabolik mensintesis glukosa, sedangkan katabolisme memecah glukosa. Kedua jalur berbagi 9 dari 11 langkah enzimatik metabolisme glukosa, yang dapat terjadi pada kedua urutan (yaitu, ke arah anabolisme atau katabolisme). Namun, dua langkah dari anabolisme glukosa, menggunakan serangkaian katalisasi enzim yang sama sekali berbeda.

Ada dua alasan penting bahwa sel harus memiliki jalur anabolik dan katabolik pelengkap yang terpisah. Pertama, katabolisme yang disebut "downhill" merupakan proses di mana energi dilepaskan, sedangkan anabolisme memerlukan masukan energi, oleh karena disebut proses "uphill". Pada titik-titik tertentu di jalur anabolik, sel harus menempatkan lebih banyak energi ke dalam reaksi, daripada energi yang dilepaskan selama katabolisme. Langkah anabolik seperti ini membutuhkan serangkaian reaksi yang berbeda daripada yang digunakan pada saat ini selama katabolisme.

Kedua, jalur yang berbeda memungkinkan sel untuk mengontrol jalur anabolik dan katabolik dari molekul spesifik secara independen satu sama lain. Hal ini penting karena ada kalanya sel harus memperlambat atau menghentikan jalur katabolik atau anabolik tertentu untuk mengurangi kerusakan atau sintesis molekul tertentu. Jika anabolisme dan katabolisme menggunakan jalur yang sama, sel tidak akan mampu mengendalikan laju proses secara independen satu sama lain. Sehingga, memperlambat laju katabolisme akan memperlambat laju anabolisme.

Jalur anabolik dan katabolik yang berlawanan dapat terjadi di berbagai bagian sel yang sama. Misalnya, di dalam hati (liver), pemecahan asam lemak menjadi molekul asetil-CoA terjadi di dalam mitokondria. Mitokondria adalah organel kecil, terikat membran yang berfungsi sebagai lokasi utama sel untuk memproduksi ATP. Penumpukan asam lemak dari asetil-CoA terjadi di sitosol dari sel. Sitosol sendiri merupakan daerah di dalam sel berupa ciran yang berisi berbagai zat terlarut.

Meskipun jalur anabolik dan katabolik dikendalikan secara independen, kedua jalur metabolisme ini berbagi urutan umum penting dari reaksi yang dikenal secara kolektif sebagai siklus asam sitrat, atau siklus Krebs. Siklus Krebs merupakan bagian dari rangkaian reaksi enzimatik yang lebih besar, yang secara kolektif disebut fosforilasi oksidatif. Jalur ini merupakan sarana penting pemecahan glukosa untuk menghasilkan energi, yang disimpan dalam bentuk ATP. Tetapi, molekul yang dihasilkan oleh siklus Krebs juga dapat digunakan sebagai molekul prekursor, atau bahan baku, untuk reaksi anabolik yang membuat protein, lemak dan karbohidrat.

Meskipun anabolisme dan katabolisme terjadi secara independen, berbagai langkah dari proses ini dalam beberapa hal sangat erat terkait, sehingga membentuk apa yang mungkin dianggap sebagai "sistem ekologi enzimatik." Dalam sistem ini, perubahan dalam salah satu bagian dari serangkaian reaksi metabolisme dapat memiliki efek riak di seluruh jalur anabolik dan katabolik yang terkait.

Efek riak ini adalah cara sel untuk menyeimbangkan peningkatan atau penurunan anabolisme dari suatu molekul dengan peningkatan atau penurunan katabolisme. Hal ini memungkinkan sel menyesuaikan tingkat reaksi anabolik dan katabolik untuk memenuhi kebutuhan langsung dan mencegah ketidakseimbangan, baik pada produk anabolik atau produk katabolik.

Misalnya, ketika sel perlu memproduksi protein tertentu, sel hanya menghasilkan berbagai asam amino yang diperlukan untuk mensintesis protein-protein tersebut. Selain itu, asam amino tertentu digunakan oleh sel untuk membuat glukosa, yang muncul dalam darah, atau glikogen, suatu karbohidrat yang disimpan di dalam hati. Jadi produk katabolisme asam amino tidak menumpuk, melainkan memberi makan jalur anabolik dari sintesis karbohidrat. Jadi, sementara banyak organisme menyimpan nutrisi yang kaya energi seperti karbohidrat dan lemak, kebanyakan tidak menyimpan biomolekul lainnya, seperti protein, atau asam nukleat, yang merupakan blok bangunan deoxyribonucleic acid (DNA).

Sel mengatur laju reaksi anabolik melalui enzim alosterik. Aktivitas enzim ini meningkat atau menurun dalam menanggapi kehadiran atau tidak adanya produk akhir dari serangkaian reaksi. Sebagai contoh, jika sebuah serial reaksi anabolik menghasilkan asam amino tertentu, asam amino ini menghambat kerja enzim alosterik, sehingga mengurangi sintesis asam amino.

Untuk melangsungkan aktivitas kehidupannya, setiap organisme memiliki kemampuan berbeda-beda dalam hal cara mendapatkan energi. Oleh karena itu, para ahli telah membedakan kemampuan organisme mendapatkan energi menjadi beberapa kelompok, yaitu berdasarkan sumber karbon, sumber donor elektron, dan sumber energinya.

Tabel 1. Pengelompokan Organisme Berdasarkan Sumber C, Donor Elektron, dan Sumber Energi [1]

Kelompok
organisme
Dasar pengelompokkan
Sumber C (karbon)
Donor elektron (e-)
Sumber energi
Autotrof
senyawa anorganik


Heterotrof
senyawa organik


Organotrof

senyawa organik

Litotrof

senyawa anorganik

Fototrof


cahaya atau sinar
Khemotrof


bahan-bahan kimia

Berdasarkan Sumber C (karbon) dan Donor elektron (e-), organisme dapat memperoleh energi dari senyawa organic dan anorganik. Sedangkan berdasarkan sumber energinya, organisme mendapatkan energi dari cahaya matahari ataupun bahan-bahan kimia yang terdapat di sekitar lingkungan hidupnya. Selanjutnya pelajarilah materi tentang yaitu fotosintesis dan kemosintesis.

Tahapan-tahapan anabolisme


Ada tiga tahap dasar anabolisme.
Tahap 1. Produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida dan nukleotida.
Tahap 2. Penggunaan energi dari ATP untuk mengubah prekursor ke dalam bentuk reaktif.
Tahap 3. Perakitan prekursor reaktif menjadi molekul kompleks seperti protein, polisakarida, lipid dan asam nukleat.

Contoh Reaksi Biokimia Anabolik 


1) Polisakarida : Polisakarida berfungsi sebagai contoh anabolisme karena polisakarida berasal dari subunit monosakarida sederhana. Suatu contoh sederhana adalah pembentukan glikogen. Gikogen adalah polisakarida yang terdiri dari subunit monosakarida glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik.
2) Polipeptida : Polipeptida menjadi contoh dari anabolisme karena polipeptida berasal dari subunit peptida sederhana. Polipeptida seperti hemoglobin terdiri dari empat protien yang berbeda (pada dasarnya peptida) yang secara bersama-sama membentuk protein yang sama sekali berbeda. Peptida itu sendiri adalah hasil dari reaksi anabolik karena reaksi kondensasi asam amino sederhana bergabung dan membentuk rantai peptida.
3) Fiksasi Karbon : Fiksasi karbon adalah contoh lain dari anabolisme karena dalam organisme fotosintetik seperti tumbuhan, cyanobacteria, alga dan ogranisme fotoautotropik lainnya, memfiksasi karbon dioksida menjadi gliserat 3-fosfat, yang kemudian lebih lanjut diubah menjadi glukosa. Dimulai dengan fotosintesis, sintesis karbohidrat berasal dari sinar matahari dan karbon dioksida. Proses ini menggunakan ATP dan NADPH yang dihasilkan oleh reaksi fotosintesis untuk mengubah CO2 menjadi gliserat 3-fosfat. Hal ini menunjukkan anabolisme karena subunit sederhana kecil dari karbon dioksida, glycerate 3-fosfat diproduksi, yang merupakan senyawa biokimia yang jauh lebih besar dan kompleks.

Contoh-Contoh Hormon Anabolik 


a. Hormon pertumbuhan

Hormon pertumbuhan adalah hormon peptida berbasis protein yang merangsang pertumbuhan, reproduksi sel dan regenerasi pada manusia dan hewan lainnya. Hormon pertumbuhan sering digunakan untuk mengobati anak-anak dengan gangguan pertumbuhan serta pada orang dewasa yang kekurangan hormon pertumbuhan.

b. Insulin

Insulin adalah hormon yang sangat penting untuk mengatur metabolisme lemak dan steroid dalam tubuh. Hormon ini menyebabkan penyerapan glukosa dari darah oleh sel-sel di hati, otot dan jaringan lemak. Glukosa kemudian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan otot. Insulin juga memberikan kontribusi untuk fungsi tubuh lainnya seperti kesesuaian pembuluh darah dan kognisi.

c. Testosteron

Testosteron adalah hormon steroid yang ditemukan pada mamalia, reptil, burung dan vertebrata lainnya. Pada mamalia, testosteron terutama disekresi dalam testis laki-laki dan ovarium betina. Namun, sejumlah kecil testosteron juga disekresikan oleh kelenjar adrenal. Testosteron adalah hormon seks utama laki-laki.

d. Estradiol

Estradiol adalah hormon seks utama yang ada pada wanita. Namun, juga ditemukan pada laki-laki dan bertindak sebagai produk metabolik aktif dari testosteron. Estradiol memiliki dampak besar pada fungsi reproduksi dan seksual serta organ lainnya.

Efek samping dapat terjadi ketika hormon anabolik (atau steroid) digunakan dalam jumlah yang berlebihan. Jika digunakan terlalu banyak oleh laki-laki, dapat menyebabkan penurunan sekresi testosteron, atrofi testis dan bahkan pembesaran payudara. Bagi wanita, penggunaan kelebihan hormon anabolik dapat menyebabkan penurunan sekresi estrogen dan kemampuan untuk ovulasi, pertumbuhan rambut wajah, serta regresi payudara.

Katabolisme


Katabolisme adalah himpunan jalur metabolisme yang memecah molekul menjadi unit-unit yang lebih kecil, yang teroksidasi untuk melepaskan energi atau digunakan dalam reaksi anabolik lainnya. Katabolisme memecah molekul-molekul besar (seperti polisakarida, lemak, asam nukleat dan protein) menjadi unit-unit yang lebih kecil (seperti monosakarida, asam lemak, nukleotida, asam amino). Oleh karena molekul seperti polisakarida, protein dan asam nukleat terdiri atas rantai panjang dari unit-unit monomer kecil, molekul yang lebih besar disebut polimer (poli = banyak).

Sel menggunakan monomer yang dilepaskan dari pemecahan polimer, baik untuk membangun molekul polimer baru, atau memecah monomer lebih lanjut menjadi produk-produk limbah yang sederhana, untuk melepaskan energi. Limbah selular termasuk asam laktat, asam asetat, karbon dioksida, amonia, dan urea. Penciptaan limbah ini biasanya merupakan proses oksidasi yang melibatkan pelepasan energi bebas kimia, beberapa di antaranya hilang sebagai panas, tetapi sisanya digunakan untuk mendorong sintesis adenosin trifosfat (ATP).

Molekul ini bertindak sebagai cara bagi sel untuk mentransfer energi yang dilepaskan oleh katabolisme menjadi reaksi yang memerlukan energi, yang membentuk anabolisme. Katabolisme dipandang sebagai metabolisme destruktif dan anabolisme sebagai metabolisme konstruktif. Oleh karena itu, katabolisme memberikan energi kimia yang diperlukan untuk pemeliharaan dan pertumbuhan sel. Contoh proses katabolik termasuk glikolisis, siklus asam sitrat, pemecahan protein otot untuk menggunakan asam amino sebagai substrat untuk glukoneogenesis, pemecahan lemak di jaringan adiposa menjadi asam lemak dan deaminasi oksidatif  dari neurotransmiter oleh monoamina oksidase.

Ada banyak sinyal yang mengontrol katabolisme. Sebagian besar sinyal yang dikenal adalah hormon dan molekul yang terlibat dalam metabolisme itu sendiri. Ahli endokrin secara tradisional mengklasifikasikan banyak hormon sebagai anabolik atau katabolik, tergantung pada bagian mana dari metabolisme yang mereka stimulasi. Hormon katabolik klasik yang dikenal sejak awal abad ke-20 adalah kortisol, glukagon, dan adrenalin (dan katekolamin lainnya). Pada beberapa dekade terakhir, lebih banyak hormon dengan setidaknya beberapa efek katabolik telah ditemukan, termasuk sitokin, orexin (juga dikenal sebagai hipokretin) dan melatonin. 

Banyak dari hormon katabolik mengekspresikan efek antikatabolik dalam jaringan otot. Satu studi menemukan bahwa pemberian epinefrin (adrenalin) memiliki efek antiproteolitik, dan bahkan menekan katabolisme daripada mendorong katabolisme. Studi lain menemukan bahwa katekolamin pada umumnya (seperti, epinefrin, norepinefrin dan dopamin), sangat menurunkan tingkat katabolisme otot.  

Contoh-Contoh Katabolisme


a. Pencernaan adalah kegiatan katabolik. Di sini Anda mulai dengan molekul makanan yang besar dan kemudian air digunakan untuk memecah ikatan dalam molekul tersebut. Molekul-molekul yang lebih kecil kemudian dikirim ke sel-sel dalam tubuh Anda untuk berpartisipasi dalam respirasi sel, yang merupakan proses yang mengubah energi biokimiamenjadi ATP, molekul dengan energi yang sangat tinggi.
b. Respirasi selular juga merupakan proses katabolik karena memecah molekul kecil dari pencernaan menjadi lebih kecil, seiring pembuatan ATP. Ini adalah kedua proses yang sangat penting, karena ATP adalah yang digunakan sel Anda untuk menghasilkan panas tubuh, menggerakkan otot-otot dan fungsi tubuh penting lainnya.

Perbedaan Anabolisme dan Katabolisme


A. Anabolisme :

1. Anabolisme adalah fase metabolisme yang konstruktif.
2. Pada anabolisme, molekul kompleks (misalnya protein) disintesis dari molekul sederhana (asam amino).
3. Anabolisme adalah proses yang membutuhkan energi (ATP).
4. Contoh proses anabolisme : sintesis protein, sintesis glikogen.

B. Katabolisme :

1. Katabolisme adalah fase metabolisme yang destruktif.
2. Pada katabolisme, molekul kompleks (misalnya Glikogen) dipecah menjadi molekul sederhana (glukosa).
3. Katabolisme adalah proses yang melepaskan energi (ATP).
4. Contoh proses katabolisme : Glikogenolisis, Glikolisis.

Anda sekarang sudah mengetahui Anabolisme. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

[1] Sembiring, L dan Sudjino. 2009. Biologi : Kelas XII untuk SMA dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.
Pengertian Anabolisme dan Katabolisme, Proses, Tahapan. Perbedaan dan Persamaan, Contoh Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Puri Maulana

0 komentar:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.

Search