Hubungan Katabolisme Karbohidrat Protein dan Lemak

Dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs. Lemak merupakan molekul besar yang tersusun oleh 2 molekul kecil, yaitu asam lemak dan gliserol. Lemak dapat tersusun oleh 2-20 atom karbon. Lemak berfungsi sebagai cadangan energi yang tinggi. Satu gram lemak mempunyai kandungan energi yang lebih besar (kira-kira 2 kali lipat) dibandingkan dengan 1 gram karbohidrat. Salah satu contoh dari asam lemak yang mempunyai jumlah atom karbon sama dengan glukosa (6 atom C) adalah asam heksanoat (heksa = enam).

1. Katabolisme Lipid (Lemak)
Lipid (lemak) terdapat dalam semua bagian tubuh manusia terutama dalam otak. Lipid (lemak) mempunyai peran yang sangat penting dalam proses metabolisme secara umum. Lemak akan diuraikan menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol dapat diubah menjadi gliseraldehid fosfat dalam siklus glikolisis (lihat gambar). Selanjutnya, akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transportasi elektron. Oleh karena itu, dihasilkan energi yang setara dengan katabolisme karbohidrat (glukosa) yaitu 38 ATP.

Asam lemak akan dioksidasi menjadi asetil Ko-A. Oksidasi asam heksanoat (6 atom C) akan menghasilkan 3 molekul asetil Ko-A (3 molekul masing-masing dengan 2 atom C) yang akan masuk ke siklus Krebs. Pada siklus Krebs tersebut dihasilkan 6 NADH, 3 FADH2, dan 2 ATP (dari 2 molekul asetil Ko-A yang berasal dari 1 molekul glukosa). Dengan demikian, ATP yang dihasilkan oleh 3 molekul glukosa tentunya akan menghasilkan jumlah ATP lebih besar dibandingkan katabolisme glukosa. Semakin panjang rantai karbon penyusun asam lemak semakin banyak jumlah energi yang dihasilkan. 

2. Katabolisme Protein

Emil Fisher merupakan orang pertama yang berhasil menyusun molekul protein dengan cara merangkaikan 15 molekul glisin dengan 3 molekul leusin sehingga diperoleh suatu polipeptida. Molekul protein terdiri atas kesatuan-kesatuan kecil yang disebut asam amino. Asam amino yang satu dengan yang lainnya dihubungkan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan peptida.

Pemecahan atau katabolisme protein dilakukan oleh organisme, jika cadangan makanan berupa karbohidrat dan lemak telah habis. Seperti halnya karbohidrat dan lemak, protein juga merupakan molekul besar yang tersusun oleh molekul-molekul yang lebih kecil, yaitu asam amino. Oleh karena itu, protein akan dipecah menjadi asam-asam amino penyusunnya. 

Asam-asam amino seperti tirosin dan fenilalanin akan diubah menjadi fumarat. Metionin dan valin akan menjadi suksinat, serta asam amino arginin, prolin, histidin, dan glutamin akan diubah menjadi α-ketoglutarat. Selanjutnya, asam-asam amino tersebut masuk ke dalam siklus Krebs. Beberapa asam amino dapat mengalami deaminasi atau pelepasan gugus aminnya (-NH2). Kerangka-kerangka karbon hasil pemecahan asam amino tersebut akan masuk ke siklus glikolisis, siklus Krebs dan dihasilkan jumlah energi yang setara dengan katabolisme karbohidrat. 

Pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.