PENDAHULUAN
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular. Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup
Metabolisme dibagi menjadi dua. Yaitu:
katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi
anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.
Sebelum kita mengenal katabolisme dan anabolisme, sebaiknya kita kenali dulu yang satu ini. Yaitu enzim. Enzim berperan sebagai pemercepat reaksi metabolisme didalam tubuh makhluk hidup tanpa ikut bereaksi. Bahan tempat enzim bekerja disebut dengan substrat. Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim.
Barulah kita bisa mengenal yang diatas tadi. Yang pertama adalah katabolisme.
Katabolisme
katabolisme adalah lintasan metabolisme yang merombak suatu substrat kompleks molekul organik menjadi komponen-komponen penyusunnya sambil melepaskan energi, pada umumnya berupa ATP. Katabolisme terjadi dimitokondria. Katabolisme mengalami beberapa proses. Yaitu proses glikolisis, daur krebs dan transpor elektron.
Glikolisis
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.
Ringkasan reaksi glikolisis pada lintasan adalah sebagai berikut.
.
Setelah glikolisis, asam piruvat yg dihasilkan akan mengalami dekarboksilasi oksidatif. DO ini mengubah senyawa 3C mejadi senyawa 2C. DO adalah reaksi yang mengubah asam piruvat menjadi asetil KoA. Hasil akhir pemecahan glukosa adalah menjadi asetil KoA adalah 2 ATP dan 4 NADH.
Daur Krebs
Memasuki daur krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat menjadi asam sitrat. Selanjutnya, asam sitrat memasuki daur mejadi beberapa macam zat yang akhirnya kembali menjadi asam oksaloasetat dengan melepaskan CO2. Satu tahap dalam daur krebs juga menghasilkan 2 ATP secara langsung. Daur krebs berlangsung di mitokondria.
Transpor Elektron
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi. Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES AKSEPTOR ATP
1. Glikolisis:
Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 atau 36
Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob.
Tetapi ada juga respirasi anaerob. Yaitu respirasi yang tanpa menggunakan oksigen.
Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.
A. Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.
Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim
Prosesnya :
1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).
enzim
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi
2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvat
dehidrogenasa
Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.
B. Fermentasi Alkohol
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
Reaksinya :
1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarbeksilasi asam piruvat.
Asampiruvat ————————————————————> asetaldehid + CO2.
piruvat dekarboksilase (CH3CHO)
3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.
alkohol dehidrogenase
enzim
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
C. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.
Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
Reaksi:
aerob
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH ———————————————> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal
(glukosa) bakteri asam cuka asam cuka
Anabolisme
Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.
1. Fotosintesis
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).
Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.
Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.
Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.
2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.
Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :
1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.
Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.
CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2
Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2
3. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.
Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).
Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus
1. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.
4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.
4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
protease
Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.
Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.
Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.
5. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.
Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.
SOAL:
1. Hasil reaksi terang yang digunakan untuk reaksi gelap adalah …
A. ATP dan O2 D. NADPH2 dan O2
B. NADPH2 dan APG E. ATP dan APG
C. NADPH2 dan ATP
2.Salah satu yang terjadi pada proses kehidupan adalah penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang sederhana. Proses tersebut dinamakan juga …
A. fotosintesis
B. anabolisme
C. katabolisme
D. asimilasi
E. sintesis
3. Kegiatan metabolisme yang tidak termasuk anabolisme adalah …
A. Fotosintesis
B. Fermentasi
C. Kemosintesis
D. Pembentukan protein
E. Sintesis lemak
4. Kelompok organisme yang dapat mengubah bahan anorganik menjadi makanan
adalah …
A. euparasit
B. saprofitis
C. autotrof
D. heterotrof
E. parasit
5. Fotosintesis dan kemosintesis berbeda dalam hal …
A. zat organik yang terbentuk
B. zat organik yang diperlukan
C. fotosintesis membentuk zat organik, kemosintesis membentuk zat anorganik
D. energi aktifasi yang digunakan
E. fotosintesis memrlukan energi, kemosintesis menghasilkan energi
6. Tumbuhan menunjukkan gejala klorosis jika kekurangan unsur …
A. Ca B. Cl C. Cu D. Mg E. P
7. Oksigen untuk membentuk karbohidrat pada proses fotosintesis berasal dari …
A. H2O udara
B. O2 udara
C. CO2 udara
D. H2O tanah
E. organik tanah
8. Tempat berlangsungnya reaksi terang adalah …
A. membran tilakoid
B. grana
C. stroma
D. sitoplasma
E. epidermis
9. Reaksi assimilasi C (fotosintesis ) adalah
6CO2 + 6H2O ---cahaya ------------------------à C6H12O6 + 6O2
klorofil
Berdasarkan reaksi tersebut maka dapat disimpulkan seperti berikut ini, kecuali :
A. Reaksi ini hanya dapat berjalan bila ada cahaya matahari
B. Cahaya matahari bertindak sebagai sumber energi
C. Klorofil untuk meneruskan energi matahari ke energi kimia
D. Klorofil sebagai katalisator
E. Reaksi ini sebenarnya berjalan bertingkat
10. Cahaya matahari yang sampai ke bumi tidak semuanya digunakan untuk fotosintesa. Cahaya manakah yang tidak efektif untuk fotosintesis ?
1. Nila 2. Hijau 3. Merah 4. Kuning
11 . Pembuatan tape dari singkong dengan bantuan ragi merupakan proses .…
a. respirasi
b. hidrolisis
c. fermentasi
d. degradasi
e. fosforilasi
12 . Mikroorganisme manakah di bawah ini yang merupakan organisme fotouototrof ?
1. Bakteri sulfur
2. Bakteri besi
3. Bakteri ungu
4. Bakteri nitrogen
13. Pada fotosintesis akan terjadi proses …
1. eksitasi elektron klorofil
2. hidrolisis
3. pengikatan CO2
4. terbentuknya karbohidrat
14. Fungsi klorofil pada proses fotosintesis adalah …
1.mentransfer energi matahari
2.memfiksasi CO2 jadi glukosa
3. merupakan donor electron
4. menguraikan H2O
15. Aktifitas fotosintesis dinyatakan sebagai jumlah oksigen yang dilepaskan untuk setiap jam dari tumbuhan tersebut. Hal ini disebabkan oksigen …
A. diperlukan oleh semua benda hidup
B. hasil pertama dari proses fotosintesis
C. suatu hasil tambahan yang dapat diukur
D. dapat bereaksi langsung dengan semua zat
E. merupakan zat yang penting untuk respirasi
15. Energi yang timbul di dalam tubuh hewan dihasilkan dari kegiatan …
A. peredaran darah
B. respirasi
C. nutrisi
D. transportasi
E. gerakan otot
16. Energi siap pakai untuk proses hidup disimpan dalam bentuk …
A. glukosa
B. glikogen
C. ATP
D. ADP
E. Lipida
17. Awal dari siklus krebs adalah …
A. terbentuknya asetil Co-A di sitoplasma
B. berekasinya asetil Co-A dan asam oksalat jadi asam sitrat
C. terbentuknya asam piruvat di sitoplasma
D. terjadinya dekarboksilasi oksidatif
E. terbentuknya senyawa yang memiliki 6 atom C
18. Energi terbesar pada saat respirasi dihasilkan dari tahapan …
A. glikolisis
B. fermentasi
C. siklus krebs
D. transpor elektron
E. dekarboksilasi oksidatif
19. Enzim respirasi yang terdapat dalam mitokondria adalah …
A. hanya dekarboksilase
B. dehydrogenase dan dekarboksilase
C. glukokinase saja
D. glukokinase dan dekarboksilase
E. glukokinase, dehydrogenase, dekarboksilase
20 . Di bawah ini adalah senyawa-senyawa yang dihasilkan dari proses glikolis, kecuali :
A. ethanol
B. asam laktat
C. ATP
D. Asam piruvat
E. Aseti Co-A
Tidak ada komentar:
Posting Komentar