metabolisme

METABOLISME



TUJUAN PEMBELAJARAN:

1.

Mendiskripsikan pengertian metabolisme dan menyebutkan

fungsi enzim dalam peristiwa metabolisme

2.

Menyebutkan faktor

-

faktor yang mempengaruhi kerja

enzim

3.

Mengidentifikasi enzim yang berperan dalam katabolisme

gula dan anabolisme karbohidrat

4.

Menjelaskan kaitan katabolisme dan metabolisme

5.

Mengidentifikasi hasil katabolisme pati dan anabolisme

karbohidrat

6.

Membuat diagram kaitan antara katabolisme karbohidrat,

protein, dan lemak

7.

Menjelaskan perbedaan antara respirasi aerobik dan

anaerobik

8.

Menjelaskan tentang reaksi terang dan gelap dalam

fotosintesis



Reaksi

-

reaksi di dalam tubuh berlangsung secara

optimal pada suhu

27

0

C

(suhu ruang), misalnya

hewan

poikiloterm

(hewan berdarah dingin) dan

hewan

homoioterm

(hewan berdarah panas)



Agar reaksi

-

reaksi berjalan lebih cepat

diperlukan katalisator.



Katalisator

adalah zat yang mempercepat reaksi

tetapi zat itu tidak ikut bereaksi, contoh: enzim

dan ribozim.

Gambar.

Enzim sebagai katalisator

B. Enzim



Enzim merupakan pengatur suatu reaksi



Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat



Contoh reaksi:

Maltosa

2Glukosa

(substrat)

(produk)

Maltase

(enzim)

1.

Struktur

Enzim



Enzim

lengkap

(

holoenzim

)

tersusun

atas

2

bagian

,

yaitu

:

a.

Bagian

protein (

apoenzim

):

-

tersusun

atas

asam

-

asam

amino,

-

Bersifat

labil

,

misalnya

karena

suhu

dan

keasaman

.

b.

Gugus

prostetik

(

gugusan

yang

aktif

):

-

Berasal

dari

molekul

anorganik

(

kofaktor

),

misalnya

Fe, Cu

dan

Zn,

-

Berasal

dari

senyawa

organik

kompleks

(

koenzim

),

misalnya

NADH (

dinukleotida

adenin

nikotinamida

), FADH (

flavin

adenin

dinukleotida

)

dan

tiamin

.

Gambar.

Enzim

2. Ciri

-

ciri enzim

a.

Biokatalisator

b.

Protein

c.

Bekerja secara khusus

d.

Dapat digunakan berulang kali

e.

Rusak oleh panas

f.

Tidak ikut bereaksi

g.

Bekerja dapat balik

h.

Kerjanya dipengaruhi faktor lingkungan, misalnya

suhu, pH, inhibitor dan aktivator.

Gambar.

Enzim sebagai katalisator

3. Penamaan Enzim



Enzim diberi nama sesuai dengan

substratnya dan diberi akhiran

–

se

,

contohnya:

-

Enzim

selulase

yang menguraikan selulosa,

-

Enzim

lipase

yang menguraikan lipid atau

lemak, dan

-

Enzim

protease

yang menguraikan protein.

4. Cara Kerja Enzim

a.

Teori gembok

-

anak kunci (

lock and key

)

-

Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu

yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja.

b.

Teori

Induced Fit

-

Sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam

menyesuaikan strukutur sesuai dengan struktur

substrat.

5. Inhibitor



Adalah zat yang dapat menghambat kerja

enzim.



Dibedakan berdasarkan sifatnya, a.l:

a.

Inhibitor

reversibel

, yaitu tidak berikatan

kuat dengan enzim. Macamnya:

1)

Inhibitor kompetitif

-

Menempati sisi aktif enzim sehingga

substrat tidak dapat masuk.

2).

Inhibitor non kompetitif

-

T

idak mirip dengan substrat dan berikatan

pada sisi selain sisi aktif.

Gambar.

Inhibitor kompetitif & non kompetitif

b. Inhibitor

Irreversibel



Berikatan dengan sifat aktif enzim secara kuat

sehingga tidak dapat terlepas.



Enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat

kembali seperti semula (irreversibel)

C. Katabolisme



Yaitu reaksi penguraian senyawa yang

kompleks menjadi senyawa yang lebih

sederhana dengan bantuan enzim.



Menghasilkan energi.



Contoh: respirasi ( yaitu proses

penguraian bahan makanan yang

menghasilkan energi)

-

Berdasarkan kebutuhan akan O

2

, respirasi

dibedakan menjadi:

1.

Respirasi

aerobik

,

-

Menggunakan O

2

bebas untuk mendapatkan

energi.

2.

Respirasi

anaerobik

,

-

Tidak menggunakan O

2

bebas untuk

mendapatkan energi.

1.

Katabolisme karbohidrat

-

Contohnya respirasi dengan glukosa

sebagai bahan baku, yang diuraikan

menjadi CO

2

dan H

2

O serta

menghasilkan energi.

a.

Respirasi aerobik

-

Secara sederhana dituliskan:

C

6

H

12

O

6

+ 6O

2



6H

2

O + 6CO

2

+ 675 kkal

1)

Glikolisis

-

Yaitu peristiwa penguraian satu molekul glukosa

menjadi asam piruvat, NADH dan ATP.

-

NADH (nikotinamida adenin dinukleotida

hidrogen).

-

Berlangsung di dalam sitoplasma.

-

Hasil akhir:

a.

Atom molekul 6C (glukosa) berubah menjadi

3C (piruvat) sebanyak 2 mol,

b.

Energi total yang dihasilkan 4 ATP,

c.

Dua molekul NADH akan ditrasnfer ke rantai

transpor elektron.

2)

Siklus

Krebs

-

Diambil

dari

nama

Hans Krebs

-

Berlangsung

didalam

mitokondria

-

Mengubah

asetil

KoA

menjadi

asam

sitrat

.

-

Hasil

akhir

:

a.

Piruvat

berubah

menjadi

asetil

KoA

,

menghasilkan

2

mol

NADH(

dinukleotida

adenin

nikotinamida

karena

yang

terlibat

adalah

2 atom

piruvat

,

b.

Dihasilkan

1 FADH

2

(

flavin

adenin

dinukleotida

)

dan

4 NADH,

c.

Dihasilkan

1 ATP

dan

3 gas CO

2

.

3) Transport Elektron

-

Elektron dan H

+

dari NADH dan FADH

2

dibawa dari substrat satu ke substrat yang

lain.

-

Hasil akhir:

a.

Dihasilkan 30 ATP dari 10 NADH + 50

b.

Dihasilkan 4 ATP dari 2 FAD + O

2

Gambar.

Proses respirasi aerobik

b. Respirasi Anaerobik

-

Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk

mendapatkan energi tanpa menggunakan O

2

.

-

Terjadi pada:

1)

Jaringan yang kekurangan O

2

,

2)

Akar tumbuhan yang terendam air,

3)

Biji tebal yang sulit ditembus O

2

,

4)

Sel ragi dan bakteri anaerobik.

-

Persamaan sederhananya:

C

6

H

12

O

6



2C

2

H

5

OH + 2CO

2

+ 21 kkal

-

Repirasi anaerobik

itu:

a)

Tidak memerlukan O

2

,

b)

Menggunakan asam piruvat atau

asetaldehida sebagai pengikat H,

c)

Menghasilkan asam laktat atau alkohol,

d)

Hanya menghasilkan 2 molekul ATP atau

energi sebesar 21 kakl,

e)

Tahapan reaksi lebih sederhana.

c. Fermentasi

-

Termasuk respirasi anaerobik

-

Sering kali diistilahkan proses penguraian zat

oleh mikroorganisme pengurai menggunakan

enzim

-

enzim yang ada di dalam sel.

-

Fermentasi sebagai perubahan enzimatik dari

substansi organik oleh mikroorganisme untuk

menghasilkan produk

-

produk organik yang

lebih sederhana.

Repirasi seluler

Fermentasi

Alkohol

Asam laktat

Glukosa

Asam piruvat

O

2

CO

2

Air + 36 ATP

Glukosa

Asam piruvat

CO

2

Alkohol + 2 ATP

Glukosa

Asam piruvat

Asam laktat +

2ATP

2. Katabolisme Lemak

-

Rekasi sederhananya:

Trigliserida + 3H

2

O

---



gliserol + 3 asam lemak

lipase

3. Katabolisme Protein

-

Protein diuraikan menjadi asam amino.

-

Asam amino diubah menjadi asam

piruvat dan asetil KoA.

-

Gugus amino yang dilepas dari asam

amino dibawa ke hati untuk diubah

menjadi amonia (NH

3

) dan dibuang

lewat urin.

D. Anabolisme

-

Adalah reaksi penyusunan zat yang

berlangsung di dalam sel.

-

Macamnya:

1.

Anabolisme karbohidrat

-

Dibedakan menjadi:

a.

Fotosintesis

-

Yaitu peristiwa penyusunan zat organik

dari zat anorganik dengan pertolongan

energi cahaya.

-

Asimilasi karbon karena bahan baku yang

digunakan CO

2

1.

Proses fotosintesis

-

Bertujuan memecah gula menjadi CO

2

, H

2

O, dan

energi.

-

Terjadi di dalam kloroplas.

-

Reaksi sederhananya:

6CO

2

+ 12H

2

O



C

6

H

12

O

6

+ 6O

2

+ 6H

2

O

Cahaya matahari

Klorofil

2. Percobaan tentang fotosintesis

a)

Jan Ingenhousz

-

Menggunakan Hydrilla verticulata

-

Fotosintesis menghasilkan O

2

.

b)

Theodor Wilhem Engelmann

-

Menggunakan alga Spirogyra,

-

Kesimpulan:

(1) Fotosintesis dilakukan oleh kloroplas,

(2) Kloroplas hanya berfotosintesis jika terkena

cahaya.

c)

Julius von Sachs

-

Fotosintesis menghasilkan amilum,

-

Percobaan dengan menggunakan larutan iodin

yang diteteskan pada daun.

d)

Robert Hill dan F.F Blackman

-

Energi cahaya yang diterima digunakan untuk

memecah H

2

O menjadi H

+

dan menghasilkan

produk samping berupa O

2.

-

Hill mengemukakan reaksi terang yaitu fotolisis

yang berlangsung dengan bantuan cahaya.

-

Reaksi terang terjadi di grana (tumpukan tilakoid

di dalam kloroplas).

-

Tilakoid berupa gelembung pipih berbentuk

cakram yang membrannya mengandung pigmen

fotosintesis.

-

Persamaan Hill:

12H

2

O + ADP + Pi + 12 NADP

+



6O

2

+ ATP 12NADPH + 12H

+

cahaya

matahari

-

Blackmann mengemukakan adanya rekasi gelap

yang terjadi di stroma (yaitu matriks kloroplas

tak berwarna yang mengandung grana).

-

Persamaan reaksi Blackmann:

6CO

2

+ ATP + 12NADPH + 12H

+



(CH

2

O)

6

+ 6H

2

O + NADP

+

+ ADP + Pi

-

Reaksi gabungan Hill dan Blackmann:

6CO

2

+ 12H

2

O + energi



C

6

H

12

O

6

+ 6H

2

O + 6O

2

3. Cahaya yang berperan dalam fotosintesis

-

Di dalam kloroplas terkandung beebrapa jenis

pigmen, yaitu:

a)

Klorofil a,

-

Menyerap cahaya merah dan biru

-

ungu.

-

Berperan dalam reaksi terang.

-

Berwarna hijau karena memantulkan cahaya warna hijau.

b) Klorofil b,

-

Menyerap cahaya biru dan oranye.

-

Memantulkan cahaya hijau

-

kuning.

c) Karotenoid

-

Menyerap cahaya biru

-

hijau.

-

Memantulkan cahaya kuning

-

oranye.

4). Tahapan proses fotosintesis

a.

Penangkapan energi cahaya (fotosistem)

b.

Aliran elektron

c.

Perhatikan gambar

b. Siklus Calvin



Ditemukan oleh Melvin Calvin.



Merupakan proses penggunaan ATP dan

NADPH untuk mengubah CO

2

menjadi

gula.



Fase

-

fasenya:

1)

Pengikatan (fiksasi) CO

2

2)

Reduksi

3)

Pembentukan RuBP

Gambar.

Proses siklus Calvin

c. Kemosintesis



Yaitu penyusunan bahan organik dengan

menggunakan energi dari pemecahan senyawa

kimia.



Energi yang dihasilkan lebih kecil

dibandingkan dengan menggunakan energi

cahaya.



Contoh: bakteri Nitrobacter dengan reaksi,

Ca(NO

2

)

2

+ O

2

------------



Ca(NO

3

)

2

+ E

2. Anabolisme Lemak



Disebut juga lipogenesis, yang terjadi di dalam

sitoplasma yang memiliki enzim kompleks, yaitu

asam lemak sitetase.



Lemak dapat disintesis dari protein dan karbohidrat.



Lemak tersusun dari asam lemak dan gliserol.



Asam lemak terbentuk dari Asetil KoA.



Sintesis lemak berlangsung di retikulum endoplasma.

3. Anabolisme Protein



Protein tersusun atas senyawa asam amino.



Penyusunan gugus amino (

-

NH

2

) pada suatu

substrat disebut aminasi.



Ada 2 cara sintesis protein, yaitu:

a.

Reaksi aminasi reduksi,

b.

Reaksi transaminasi.

a.

Reaksi

aminasi

reduksi

,

diantaranya

:

-

aminasi

dari

asam

oksaloasetat

akan

menghasilkan

asam

aspartat

,

-

aminasi

dari

asam

piruvat

akan

menghasilkan

alanin

.

b.

Reaksi

transaminasi

-

reaksi

yang

melibatkan

satu

gugus

amino

dari

sati

asam

amino

ke

suatu

asam

α

-

ketoglutamat

dan

asam

amino

baru

.

SEKIAN

TERIMAKASIH BANYAK