Sel dituntut
untuk menghasilkan energi untuk mereka gunakan sendiri. Energi tersebut didapat
dari hasil ekstraksi energi yang terkandung di dalam ikatan-ikatan kimia pada
molekul makanan dengan cara mengombinasikan molekul makanan dengan oksigen di
dalam mitokondria sel. Molekul-molekul makanan yang digunakan adalah glukosa
dari metabolisme karbohidrat, asam amino dari metabolisme protein, dan asam
lemak dan gliserol dari metabolisme lemak.
Proses
ketika molekul makanan dikombinasikan dengan oksigen, yang kemudian
menghasilkan energi, disebut fosforilasi oksidatif. Proses ini memerlukan
beberapa enzim, yang bekerja secara berurutan di dalam mitokondria. Hasil
akhirnya adalah pembentukan molekul adenosin trifosfat (ATP) yang kaya energi.
ATP tersusun atas basa nitrogen adenosin, gula ribosa, dan tiga molekul fosfat
yang terikat menjadi satu. Dua fosfat terakhir diikat oleh suatu ikatan
berenergi tinggi, yang apabila diputus akan membebaskan sekitar 7 kkal per mol
energi yang dapat digunakan oleh sel.
Fosforilasi
Oksidatif Glukosa
Walaupun
fosforilasi oksidatif glukosa terjadi di mitokondria, namun harus ada langkah
awal dalam penanganan glukosa sebelum fosforilasi oksidatif terjadi. Langkah
ini disebut glikolisis dan berlangsung di sitoplasma di luar mitokondria.
Proses ini bersifat anaerob, yang berarti bahwa glikolisis terjadi tanpa
memerlukan oksigen. Selama glikolisis enzim-enzim sitoplasma mengubah glukosa
menjadi asam piruvat. Proses ini memerlukan dua molekul ATP dan menghasilkan
empat molekul ATP: hasil dari dua molekul. Pada saat terjadi kekurangan
oksigen, glikolisis berperan penting tetapi terbatas dalam menyuplai ATP ke
sel. (Lihat bagian Glikolisis Anaerob).
Apabila
tersedia oksigen (aerob), maka molekul asam piruvat akan bergerak ke dalam
mitokondria, memasuki siklus asam sitrat atau siklus Krebs dan diubah oleh
enzim-enzim yang terdapat di sana menjadi suatu senyawa yang disebut asetil
koenzim A (asetil KoA). Proses ini menghasilkan tambahan dua molekul ATP. Asetil
KoA kemudian secara enzimatis diubah menjadi karbon dioksida dan hidrogen.
Karbon dioksida berdifusi keluar dari mitokondria dan dari sel, yang kemudian
diserap oleh darah yang menyuplai sel tersebut, dibawa ke paru paru dan
dikeluarkan dari tubuh. Atom hidrogen yang tertinggal di mitokondria memulai
proses fosforilasi oksidatif dan selama proses itu, mereka berikatan dengan
molekul-molekul oksigen melalui suatu rantai transpor elektron yang terdapat di
membran mitokondria. Hasil dari proses ini adalah pembentukan energi dalam
jumlah yang sangat besar, dalam bentuk 36 molekul ATP. Olch karena itu dari
metabolisme satu buah molekul glukosa, total dibentuk 38 molekul ATP (36 dari
fosforilasi oksidatif dan 2 dan glikolisis).
Fosforilasi
Oksidatif Asam Lemak Dan Gliserol
Sel juga
menggunakan asam lemak bebas dan gliserol dalam fosforilasi oksidatif untuk
menghasilkan ATP. Gliserol adalah sebuah karbohidrat dengan tiga rantai karbon,
yang mengalami glikolisis dalam sitoplasma dan masuk ke siklus Krebs sebagai asetil
KoA. Asam lemak bebas berdifusi langsung ke dalam mitokondria tempat mereka
diubah menjadi asetil KoA oleh berbagai enzim. Asetil KoA kemudian masuk ke
siklus Krebs. Penguraian satu molekul lemak menghasilkan 463 molekul ATP. Lemak
memiliki berat per mol lima kali lebih besar dibandingkan dengan glukosa.
Dengan demikian, per gramnya, metabolisme lemak menghasilkan ATP sekitar tiga
kali lebih banyak dibandingkan dengan metabolisme glukosa. Dengan demikian,
lemak adalah bentuk penyimpanan energi yang jauh lebih efisien dibandingkan
karbohidrat.
Fosforilasi
Oksidatif Asam Amino
Asam amino
masuk ke dalam mitokondria setelah molekul nitrogen dikeluarkan (deaminasi).
Setelah deaminasi, asam amino tersebut masuk ke dalam siklus Krebs di berbagai
titik. Sebagian, seperti alanin, masuk sebagai asam piruvat; diikuti oleh yang
lain yang masuk sebagai zat antara. Tempat asam-asam amino masuk ke siklus
Krebs menentukan berapa banyak atom hidrogen yang mereka
tambahkan ke
rantai transpor elektron dan dengan demikian berapa banyak molekul ATP yang
disintesis.
Glikolisis
Anaerob
Apabila
tidak tersedia oksigen, maka asam piruvat yang dihasilkan oleh glikolisis tidak
masuk ke siklus Krebs, tetapi berikatan dengan hidrogen dalam sitoplasma untuk
membentuk asam laktat. Dua molekul ATP yang terbentuk dari penguraian satu
molekul glukosa menjadi asam piruvat disediakan untuk menjaga sel tetap hidup.
Meski demikian, penggunaan glukosa ini menjadi sia-sia karena menyebabkan
hilangnya 36 molekul ATP yang seharusnya terbentuk apabila asam piruvat
memasuki siklus krebs. Proses ini hanya dapat berlangsung singkat sebelum
glukosa di deplesi.
Asam laktat
yang dihasilkan oleh glikolisis anaerob berdifusi keluar sel dan masuk ke dalam
peredaran darah. Hal ini dapat menyebabkan penurunan pH plasma (peningkatan
keasaman plasma). Dengan kembalinya oksigen, asam laktat akan diubah kembali
menjadi asam piruvat, terutama di hati, dan siklus Krebs akan berjalan kembali.
Pustaka
Buku Saku
Patofisiologi Corwin Oleh Elizabeth J. Corwin
0 komentar:
Posting Komentar