YAYASAN WIDYA BHAKTI SMA SANTA ANGELA Jl. Merdeka 24, Bandung 4214714
BIOLOGI-XII-IPA
METABOLISME Standar Kompetensi : Memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme Kompetensi dasar : 2.1 Mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme 2.2 Mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat 2.3 Menjelaskan keterkaitan antara proses metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein Tujuan Pembelajaran : Setelah melaksanakan proses pembelajaran, siswa mampu: 1. Menjelaskan pengertian metabolisme 2. Menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim 3. Menceriterakan kembali cara menguji enzim 4. Menjelaskan fungsi enzim dalam metabolisme 5. Mengidentifikasi ciri-ciri enzim 6. Mengidentifikasi hasil-hasil anabolisme dan katabolisme karbohidrat. 7. Membuat charta anabolisme dan katabolisme karbohidrat. 8. Mendeskripsikan proses anabolisme dan katabolisme pada charta yang dibuat. 9. Membuat diagram keterkaitan antara metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. 10. Menjelaskan penyebab lemakmenghasilkan energi lebih besar dibanding dengan karbohidrat dan protein untuk jumlah bobot yang sama. 11. Menjelaskan penyebab protein menghasilkan energi setara dengan karbohidrat untuk jumlah bobot yang sama. 12. Menemukan bakteri yang melakukan kemosintesa karbohidrat/senyawa kimia lain 13. Menemukan hasil-hasil kegiatan kemosintesa yang dilakukan bakteri 14. Mampu Bekerjasama dalam kelompok 15. Mampu menyelesaikan tugas tepat waktu. 1
PETA KONSEP
MATERI : Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme. Metabolisme • berasal dari kata metabole (Yunani) yang berarti berubah • keseluruhan proses reaksi kimia yang terjadi pada sel tubuh mahluk hidup, baik reaksi pemecahan maupun penyusunan senyawa kimia tertentu Metabolisme Dikelompokkan menjadi 2, yaitu : 1. Anabolisme yaitu penyusunan senyawa komplek dari senyawa sederhana dengan bantuan energi dari luar. Contoh peristiwa : Fotosintesis dan kemosintesis 2. Katabolisme yaitu pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dengan membebaskan energi. Contoh katabolisme adalah respirasi dan fermentasi Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.
2
Molekul Yang Terlibat Dalam Metabolisme A. ENZIM Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. 1. Mempercepat reaksi kimia. 2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama. Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan kofaktor. 1. Apoenzim Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas (termolabil), dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya.
Struktur enzim terdiri dari: • Kofaktor yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organic. Kofaktor terdiri dari : a. KOENZIM. Kafaktor yang berupa ion organik disebut koenzim. koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat. Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen.
Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat). Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (NikotinamidAdenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM. 3
b. Gugus Prostetik Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agar enzim tetap aktif. Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan. c. Ion-ion anorganik Ion-ion ini terikat dengan enzim atau substrat kompleks dan dapat membuat fungsi enzim lebih efektif. Sebagai contoh enzim amilase dalam saliva akan bekerja lebih baik dengan adanya ion klorida dan kalsium. Sifat-sifat enzim Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut: 1. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. 2. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja. 3. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya. 4. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit. 5. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju 4
reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. Atau sebaliknya, menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu.Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak. lipase Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol 7. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase. 8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor 9 Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat.
Gbr. Penghambatan Reversible terhadap kerja enzim
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi, 5
contoh aktivator enzim: ion Mg 2+ , Ca2+, zat organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida. Cara Kerja Enzim Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi) dari EA1 menjadi EA2. (Lihat Gambar 2.4). Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks dengan substrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzim dilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks baru dengan substrat yang lain.
Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer. Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer.
6
Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi. a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key theory) Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim.
b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory) Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut.
Gambar : Cara Kerja Enzim
Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim a. Temperatur
7
b. Perubahan pH
c. Konsentrasi enzim
d. Inhibitor Enzim
Nomenklatur dan Klasifikasi Enzim Enzim diberi nama dengan menambah akhiran –ase pada nama substrat yang diubah oleh enzim tersebut.
lipase Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol Penggolongan enzim: a. Golongan hidrolase, enzim yang dengan penambahan air atau dengan adanya air dapat mengubah suatu substrat menjadi hasil akhir, misalnya karboksilase, protease, dan lipase. 8
b. Golongan desmolase, yaitu enzim yang dapat memecah ikatan C – C atau C – N, misalnya enzim peroksidase, dehidrogenase, katalase, dan transaminase. B.
ATP (Adenosin Tri Phosphat) Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekul fosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi. Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik. Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu: 1. KATABOLISME Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi. Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal. (glukosa) Fermentasi : C6H1206——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi. (glukosa) (etanol) Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.
RESPIRASI Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP Untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis 9
(anabolisme), gerak, pertumbuhan. Contoh : Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya: C6H1206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi (gluLosa) Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap : 1. Glikolisis. 2. Daur Krebs. 3. Transpor elektron respirasi. 1. Glikolisis
10
Peristiwa perubahan : Glukosa yang menghasilkan 1. molekul asam piruvat. 2. molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi 3. molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
tinggi.
2. Daur Krebs Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piruvat menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia
Gbr. Bagan reaksi pada siklus Krebs
11
3. Rantai Transportasi 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.
12
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 FADH2 3. Rantai trsnspor elektron respirator: 10 NADH + 502——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP 2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP Total
36 ATP
Kesimpulan : Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 36 ATP.
Fermentasi Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob. 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 13
2. Dehidrogenasi asam piruvat 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. Dekarboksilasi asam piruvat. Asam piruvat ————————————————————> 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
14
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 Perbedaan antara Fermentasi Alkohol dan Cuka
Faktor Pembeda
Fermentasi Alkohol
Fermentasi Cuka
Keperluan O2
Tanpa O2 bebas
Memerlukan O2 bebas
Mikroorganisme
Saccharomyces
Bakteri asam cuka
Bahan dasar
C6H12O6 (gula)
C2H5OH (alkohol)
Hasil
Alkohol dan CO2
Asam cuka dan H2O
Reaksi kimia
C6H12O6 → + 2CO2 + 28 K
2C2H5OH
2.
C2H5OH → CH3COOH + H2O + 15 Kal
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.
15
1. Fotosintesis Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. .Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm. 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. Jan Ingenhousz membuktikan bahwa pada proses fotosintesis dilepaskan O 2 (oksigen).
2.Pigmen Fotosintesis Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya 16
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 berlapislapis dan membentuk 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 NADPH2akan 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 17
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 Skema Reaksi Terang Aliran Elektron Nonsiklik
Aliran Elektron siklik
18
Siklus Asimilasi C dalam Organisme Fotoautotrop
1 glukosa
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 lainlain.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 19
(NH4)2CO3 + 3 O2——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi Nitrosococcus Perbandingan antara Fotosintesis dan Kemosintesis Faktor Pembanding
Fotosintesis
Kemosintesis
Bahan Dasar
CO2 dan H2O
CO2 dan H2O
Sumber Energi
Sinar matahari
Zat-zat kimia
Pelaku
Tumbuhan berklorofil
Tumbuhan tidak berklorofil, misalnya bakteri
Hasil
Karbohidrat/glukosa
Glukosa
Nitrobacter Jalur Hatch-Slack (C4)
Beggiatoa
Ferrobacillus
Struktur Tumbuhan C3 dan C4
20
Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme
Faktor-faktor yang Memengaruhi Katabolisme dan Anabolisme Faktor
a.Luar 1. Cahaya
b.
Pengaruh pada Laju Katabolisme
Pengaruh pada Laju Anabolisme
Mempercepat
Mempercepat
2. Suhu
Mempercepat (pada rentang (0° - 45°C)
Di atas suhu optimum menurunkan karena merusak enzim
3. CO2
Menurunkan laju respirasi
Meningkatkan, pada kadar optimal
4. O2
Mempercepat
Menghambat
5. H2O
Menurunkan
Berpengaruh tidak langsung
6. Unsur/senyawa kimia
Dalam jumlah sedikit meningkatkan dan dalam jumlah banyak menurunkan
Kekurangan unsur N menghambar sintesis klorofil sehingga menurunkan laju anabolisme
Dalam
1. Substrat respirasi mempercepat laju katabolisme 2. Laju katabolisme dipengaruhi oleh kuantitas dan kualitas protoplasma
Laju anabolisme dipengaruhi oleh: 1. Klorofil 2. Membuka menutupnya stomata 3. Anatomi daun 4. Morfologi daun 5. Hambatan pada transportasi hasil fotosintesis
Sintesis Lemak Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya 21
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. 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.
22
Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
Lengkapilah titik-titik pada soal sebagai berikut 1. Reaksi kimia sederhana tentang katabolisme karbohidrat secara aerob dapat dituliskan sebagai berikut ..... 2. Enzim yang belum aktif disebut ... 3. Bagian enzim yang bukan protein dan bersifat aktif dsisebut .... 4. Reduksi CO2 menjadi CH2O yang berlangsung tanpa cahaya pada tumbuhan hijau dibuktikan pertama kali oleh .... 5. Sedang O2 hasil fotosintesis berasal dari peristiwa fotolisis ditemukan oleh .... 23
Jawablah dengan singkat dan jelas ! 1. Sebutkan 4 perbedaan antara fotosintesis dengan kemosintesis 2. Tuliskan penggabungan proses dan hasilnya dari reaksi terang dan reaksi gelap dengan rumus kimia sederhana dalam fotosintesis! 3. jelaskan perbedaan antara tumbuhan C3 , C4 , dan tumbuhan CAM! 4. Sebutkan 4 faktor dalalm yang mempengaruhi kegiatan laju fotosintesis! 5. Sebutkan senyawa antara pada metabolisme karbohidrat yang dapat disintesis menjadi komponen lemak dan komponen asam amino! GLOSSARY Anabolisme Enzim Inhibitor kompetitif
: Penyusunan senyawa sederhana menjadi senyawa komplek. Contoh : Fotosintesis dan kemosintesis : protein yang bertindak sebagai katalis dalam tubuh makhluk hidup. : molekul penghambat yang cara kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.
Inhibitor nonkompetitif : molekul penghambat yang cara kerjanya tidak bersaing dengan Substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim tetapi mengubah sisi aktif enzim. Katabolisme : Pemecahan senyawa komplek menjadi senyawa sederhana Contoh : Respirasi dan fermentasi
Daftar Pustaka
Aryulina Diah,dkk, Biologi SMA XI, Esis, Jakarta. 2007 https://id-id.facebook.com/BiologiLengkap/posts/10150967455798235 http://biologigonz.blogspot.com/2013/12/latihan-soal-metabolisme-sel-kelas-xii.html https://www.zenius.net/cg/375/metabolisme Maniam, MBS, Biologi2A, , Biology 1B, Facil-Grafindo, Bandung. 2011
Ketekunan merupakan awal dari Kesuksesan
24
