Metabolisme


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Setiap mahluk hidup pasti memerlukan makanan untuk kelangsungan hidupnya. Selain itu  makanan juga menjadi sumber tenaga dan energi yang dibutuhkan oleh tubuh mahluk hidup. Makanan tersebut masuk ke dalam tubuh melalui organ pencernaan. Setelah masuk ke dalam tubuh,makanan tersebut akan mengalami proses perombakan. Zat – zat yang terkandung dalam makanan diuraikan menjadi sumber energi.

Hasil dari penguraian zat – zat makanan tersebut yang menjadi sumber tenaga untuk melakukan aktivitas kehidupan. Bisa kita bayangkan, jika zat – zat yang ada dalam makanan tidak diuraikan pasti tidak ada tenaga yang dihasilkan dalam tubuh. Maka mahluk hidup tidak akan mempunyai kemampuan untuk menjalani aktivitas kehidupan. Contohnya kita dapat melihat seekor harimau yang memangsa makanannya. Makanan yang di cerna oleh tubuh harimau diubah menjadi energi dan tenaga yang dapat di gunakan oleh harimau untuk berlari dan mencari mangsa yang lain.

Mungkin akan berbeda halnya jika makanan yang si makan oleh harimau tidak mengalami proses penguraian, pasti harimau tersebut tidak akan mempunyai kemampuan untuk berlari bahkan mencari mangsanya. Oleh karena itu, harimau memerlukan energi yang diperoleh dari proses penguraian zat – zat makanan. Proses inilah yang kita kenal dengan proses Metabolisme.

1.2  Rumusan Masalah

  • Bagaimana proses metabolisme?
  • Bagaimana proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat?
  • Bagaimana peran enzim dalam metabolisme?

1.3  Tujuan

  • Untuk mengetahui proses metabolisme
  • Untuk mengetahui proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat
  • Untuk mengetahui peran enzim dalam metabolisme

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1  Metabolisme

Metabolisme berasal dari kata metabole (Yunani) yang berarti berubah. Keseluruhan proses kimiawi suatu oragnisme disebut metabolisme. Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Pada metabolisme sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan sel, yang berupa cairan. Cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri dari :

  1. Gas, terutama O2 dan CO2
  2. Ion anorganik ( terutama Na+, Cl, K+, Ca2+, HCO3, PO43- )
  3. Zat organik, yaitu makanan dan vitamin
  4. Hormon

Mekanisme pertukaran zat dalam sel dengan cairan ekstrasel berlangsung melelui 5 cara yaitu difusi, osmosis, transpor aktif, endositosis dan eksositosis. Bahan yang terdapat dalam cairan sel dapat digunakan sebagai bahan baku gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino yang kemudian disusun menjadi makromolekul sel seperti polisakarida, lipid, dan protein asam nukleat.

Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua yaitu proses penyusunan yang disebut anabolisme dan proses pembongkaran yang disebut katabolisme. Kedua macam matabolisme tersebut terjadi secara terus menerus dan satu sama lain saling tergantung secara rumit. Pada beberapa proses katabolisme terjadi sebagai sumber energi bagi proses anabolisme. Perubahan-perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dapat dipercepat dengan suatu zat yang disebut enzim. Salah satu contoh proses metabolisme adalah katabolisme dan anabolisme karbohidrat.

2.2  Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme karbohidrat adalah pemecahan molekul karbohidrat menjadi unit-unit yang lebih kecil. Katabolisme karbohidrat meliputi proses pemecahan polisakarida menjadi monosakarida dan pemakaian glukosa (monosakarida) dalam proses respirasi untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate). ATP inilah yang digunakan seluruh aktivitas kehidupan.

Katabolisme memiliki dua fungsi yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain dan menyediakan energi kimia yang dibutuhkan untuk melakukan berbagai aktivitas. Proses katabolisme dibedakan menjadi 2 yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob

Tabel Tahapan Respirasi Aerob

Tahapan Tempat Substrat hasil
Glikolisis Sitoplasma C6H12O6 2ATP, 2Asam piruvat, 2NADH
Dekarboksilasi oksidatif mitokondria Asam piruvat Asetil CO-A
Siklus asam sitrat Matriks mitokondria Asetil CO-A NADH2 + ATP
Transpor elektron Membran dalam mitokondria NADH2 dan FADH2 30ATP + 4ATP + H2O+ CO2
Siklus krebs Matriks mitokondria Glukosa
  • Respirasi Aerob

Respirasi aerob merupakan peristiwa pembakaran zat yang melibatkan oksigen dari pernapasan. Oksigen akan digunakan sebagai penerima elektron terakhir dalam pembentukan ATP.

Tahapan-tahapan respirasi aerob sebagai berikut:

1. Glikolisis

Pembakaran glukosa memerlukan oksigen. Tetapi beberapa sel harus hidup dimana tidak ada atau tidak selalu ada oksigen. Sebagai contoh sel – sel ragi di dalam botol anggur yang tertutup rapat dan tidak ada oksigen. Maka ada alasan untuk percaya bahwa sel – sel pertama di bumi kita ini hidup dalam suatu atmosfir yang tidak mengandung oksigen. Sekarang semua sel mempunyai peralatan enzimatik untuk mengkatabolis glokosa tanpa bantuan oksigen. Perombakan anaerobik ( tanpa udara, dank arena itu tanpa oksigen ) glukosa ini disebut glikolisis. ( Kimball, W, John. 1983 ).

Glikolisis terjadi didalam sitoplasma sel. Pada tahap glikolisis, terjadi 2 langkah reaksi yaitu langkah memerlukan energi dan langkah melepaskan energi. Saat langkah memerlukan energi, 2 molekul ATP diperlukan untuk mentrasfer gugus fosfat ke glukosa sehingga glukosa memiliki simpanan energi yang lebih tinggi. Energi ini diperlukan untuk reaksi selanjutnya yaitu reaksi pelepasan energi.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa glikolisis adalah reaksi pelepasan energi yang memecah 1 molekul glukosa atau monosakarida lain menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH dan 2 ATP.

2. Siklus Kreb

Siklus krebs merupakan tahap kedua respirasi aerob. Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukan reaksi tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs (yahun 1930-an). Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang dibentuk pada glikolisis yang meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadi di dalam mitokondria.

Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut:

  1. Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus krebs setelah bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan ko-enzim A atau Ko-A, membentuk asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini, CO2 dan NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C (asetil ko-A).
  2. Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) dan terbentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini, Ko-A dibebaskan kembali.
  3. Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2.
  4. Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asam suksinat (4C) setelah bereaksi dengan NAD+ dengan membebaskan NADH, CO2 dan menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik.
  5. Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi dengan FAD (Flarine Adenine Dinucleotida) dan membentuk asam malat (4C) dengan membebaskan FADH2.
  6. Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksaloasetat (4C) dengan membebaskan NADH, karena asam oksalo asetat akan kembali dengan asetil ko-A seperti langkah ke 2 di atas.

Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahap kedua dalam respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus krebs selanjutnya. Dalam siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.

3. Transfer Elektron

Transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria.

Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Dari Glikolisis 2 NADH, dari DO ada 2 NADH, dari Siklus Krebs 6 NADH dan 2 FADH2. Selain itu, molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom B, sitokrom C, dan sitokrom A. NADH dan FADH ini berintegrasi dengan O2 dan enzim sitokrom untuk menghasilkan Air dan ATP. Setelah terintegrasi dengan melepaskan ion H + maka NAD dan FAD kembali ketempat asalnya untuk mengikat ion H + lagi , 2 NAD kembali ke sitoplasma untuk mengambil ion H + pada proses glikolisis, 2 NAD ke membran luar mitokondria untuk mengikat ion H+ pada peristiwa DO dan 6 NAD dan 2 FAD ke matriks mitokondria untuk mengikat ion H+ lagi.

Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom B. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom B dioksidasi oleh sitokrom C. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom B oleh sitokrom C juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom A, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom A ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada tiga tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP. Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH sebanyak 10 dan FADH2 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi berikut. Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP Dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil Glikolisis (2ATP) dan siklus Krebs (2 ATP), maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP Jadi dari satu molekul glukosa menghasilkan total 38 ATP. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP

  • Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak menggunakan oksigen sebagai penerima elektron akhir pada saat pembentukan ATP. Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob merupakan proses fermentasi.

Fermentasi adalah produksi energi di dalam sel berupa respirasi yang terjadi dalam kondisi anaerob (tanpa melibatkan oksigen). apabila kita melakukan konstraksi otot terlalu kuat misalnya berlari-lari, maka sel-sel jaringan otot kita juga melakukan respirasi anaerob. Pada keadaan oksigen yang tidak mencukupi untuk respirasi maka terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan.

Berdasarkan hasil akhir fermentasi, jenis fermentasi dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu, dan fermentasi alkohol.

1. Fermentasi Asam Laktat

Jika dilihat dari namanya maka hasil akhir dari fermentasi adalah asam laktat atau asam susu. Kelelahan yang terjadi pada manusia karena bergerak melebihi kemampuan, sehingga terbentuk asam laktat sebagai akhir dari fermentasi pada tubuh.

2. Fermentasi Alkohol

Tape dan peuyeum merupakan contoh manakan hasil fermentasi. Fermentasi yang terjadi tergolong fermentasi alkohol, karena pada akhir prosesnya menghasilkan alkohol.

3. Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan 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.

Fermentasi hanya dapat menghasilkan sedikit energi. ATP yang dihasilkan pada respirasi aerob adalah 36, jauh lebih besar dari ATP yang dihasilkan pada fermentasi, yaitu hanya 2 molekul ATP untuk 1 molekul glukosa. Jadi, energi yang dihasilkan respirasi aerob 18 kali lebih banyak dari fermentasi. Salah satu alasan mengapa hal tersebut dapat terjadi adalah karena respirasi aerob merupakan katabolisme sempurna yang menghasilkan CO2 dan H2O. Jadi, pembakaran yang dihasilkan optimum. Sebaliknya, hasil fermentasi adalah karbon yang masih reduktif misalnya etanol dan asam laktat. Etanol dan asam laktat masih menyimpan energi terikat yang sebenarnya masih dapat dibakar lagi.

2.2    Anabolisme Karbohidrat

Anabolisme adalah rangkaian kimia yang substrat awalnya adalah molekul kecil dan produk akhirnya adalah molekul besar. Dengan kata lain, anabolisme adalah rangkaian reaksi yang bertujuan untuk penyusunan atau sintesis suatu molekul. Contoh anabolisme karbohidrat adalah fotosintesis atau sintesis dengan bantuan cahaya matahari.

  • Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses perubahan zat anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan bantuan cahaya. Selain dihasilkan karbohidrat, dihasilkan pula oksigen. Proses ini hanya dapat terjadi pada tanaman yang berklorofil.

  1. Pigmen fotosintesis

Fotosintesis hanya dpat berlangsung di dalam tumbuhan yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, dalam kedua jaringan itu terdapat kloroplast yang mengandung klorofil/pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari. Struktur dari kloroplas adalah struktur memipih, dengan panjang rata-rata 7µm dari lebar antara 3-4 µm. Masing-masing dibatasi sepasang membran luar yang halus. Batas luar ini melingkupi matriks fluida yang disebut dengan stroma. Membran dalam terlipat berpasangan yang disebut dengan lamella. Secara berkala lamella akan memebesar, sehingga membentuk suatu gelembung pipih yang terbungkus membran yang disebut tilakoid. Struktur ini tersusun dalam suatu tumpukan, yang mirip dengan tumpukan koin dan tumpukan tilakoid ini disebut dengan grana.

Proses fotosintesis yang terjadi di kloroplas berlangsung melalui dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Persamaan reaksi kimia pada fotosintesis adalah :

6CO2 +6H20 + cahaya ® C6H1206 + 6O2

                Proses fotosintesis baik pad areaksi terang maupun pada reaksi gelap dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:

  1. Intesitas cahaya, tentunya hanya pada reaksi terang.
  2. Temperatur, dengan bertambahnya tinggi temperatur, maka eaksi kimia akan berjalan lebih cepat.
  3. Adanya gas CO Jika suplai karbondioksida terbatas maka laju reaksinya pun terbatas.
  1. Tahap-tahap fotosintesis
  • Reaksi terang

Reaksi terang terjadi pada membran tilakoid, sedangkan reaksi gelap terjadi di stroma. Dalam reaksi terang terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen. Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan mereduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses ini diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II menyerap cahaya pada gelombang 680 nm.

Energi ditangkap oleh klorofil dan digunakan untuk memecahkan molekul air (fotolisis). Fotolisis menyebabkan molekul air pecah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen yang terlepas diterima oleh koenzim NADP+ sehingga menjadi NADP. Dalam hal ini NADP+ bertindak sebagai akseptor 2H+. Sedangkan oksigen tetap dalam keadaan bebas. Berikut ini reaksinya:

2H20 + 2 NADP+®(dengan bantuan cahaya matahari) 2NADPH + 2H+ +O2

NADP (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat) merupakan koenzim yang berperan penting dalam kegiatan oksidasi reduksi dan banyak terdapat dalam sel hidup. Selama proses tersebut dihasilkan ATP.

  1. Proses reaksi terang

Pada reaksi terang, energi yang berasal dari matahari ( energi cahaya) akan diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia (untuk mensintesis NADPH dan ATP) di dalam kloroplas. Reaksi terang terjadi di dalam grana. Salah satu pigmen yang berperan secara langsung dalam reaksi terang adalah klorofil a. Di dalam membran tilakoid, klorofil bersama-sama dengan protein dan molekul organik berukuran kecil lainnya membentuk susunan yang disebut fotosistem. Beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid membentuk suatu kumpulan sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks antena. Sebelum sampai ke pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton) akan dipindahkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen yang lain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada fotosistem, yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimiawi (reaksi cahaya) fotosintesis pertama kalinya.

Di dalam membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasarkan urutan penemuannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiap fotosistem tersebut mempunyai klorofil pusat reaksi yang berbeda, tergantung dari kemampuan menyerap panjang gelombang cahaya. Klorofil pusat reaksi pada fotosistem I disebut P700, karena mampu menyerap panjang gelombang cahaya 700 nm (spektrumnya sangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebut P680 (spektrum merah).

Aliran elektron pada reaksi terang akan mengikuti rute. Ada dua macam rute yaitu non siklik dan siklik.

  1. Aliran elektron non siklik

Langkah awal dari reaksi terang adalah transfer elektron tereksitasi dari klorofil pusat reaksi menuju molekul khusus yang disebut akseptor elektron primer. Air (H2O) diuraikan menjadi 2 ion hidrogen dan 1 atom oksigen kemudian melepaskan O2  Elektron yang berasal dari air (H2O) menggantikan elektron yang hilang pada P680. Sebagaimana sistem transportasi elektron pada respirasi aerobik, transport elektron pada reaksi terang ini melalui rantai transport elektron menuju fotosistem I (P700). Secara berturut-turut, rantai elektron tersebut yiatu: plastokuinon (Pq), merupakan pembawa elektron; kompleks sitokrom; dan plastosianin (Pc), merupakan protein yang mengan dung tembaga. Adanya aliran elektron ini akan menghasilkan energi- energi yang kemudian tersimpan sebagai ATP. Pembentukan ATP yang menggunakan energi cahaya melalui aliran elektron non siklis pada reaksi terang ini disebut fotofosforilasi non siklis.

Setelah elektron mencapai fotosistem I (P700), elektron ditangkap oleh akseptor primer fotosistem I. Elektron melalui rantai transport elektron ke-dua, yaitu melalui protein yang mengandung besi atau feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+ reduktase mentransfer elektron ke NADP+ sehingga membentuk NADPH yang menyimpan elektron berenergi tinggi dan berfungsi dalam sintesis gula dalam siklus berikutnya yaitu siklus Calvin. Dengan demikian, reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH.

  1. Aliran elektron siklik

Aliran elektron siklik pada kondisi tertentu, elektron terfotoeksitasi mengambil jalur aran elktron siklik. Aliran elektron siklik merupakan hubungan yang singkat. Aliran elektron siklik menggunakan fotosistem I, tetapi tidak menggunakan fotosistem II. Prosesnya adalah sebagai berikut. Elektron dari feredoksin(Fd) ke kompleks sitokrom dan berlanjut ke klorofil P700. Peristiwa ini disebut fotofosforilasi siclic. Pada proses tersebut tidak ada produksi NADPH dan tidak ada pula pelepasan oksigen. Aliran siklik menghasilkan ATP.

  • Reaksi Gelap

Blackman adlah ilmuwan yang membuktikan bahwa reduksi CO2 menjadi CH2O berlangsung tanpa cahaya. Reaksi gelap ini juga berlangsung siang hari pada stroma. Reaksi gelap disebut juga reaksi Blackman atau reduksi CO2. Pada reaksi gelap ini, bahan untuk fotosintesis (karbondioksida) nantinya akan dibentuk menjadi molekul gula setelah melalui tiga tahapan antara lain:

1. Fiksasi karbon

CO2 + ribulosa difosfat ® fosfogliserat

2. Reduksi, perubahan fosfogliserat menjadi gliseraldehida 3-P (PGAL=fosfogli seraldehida), dengan reaksi:

fosfogliserat + ATP ® 1,3-difosfogliserat+ Pi

1,3-difosfogliserat +NADPH2 ® gliseraldehidfosfat+ ADP

3. Regenerasi ribulosafosfat

gliseraldehidfosfa ® ribulosafosfat

ribulosafosfat +ATP® ribulosa difosfat+ADP

Reaksi gelap merupakan reduksi karbondioksida aleh hidrogen yang dibawa oleh NADP tersebut. Dlam peristiwa ini, reduksi karbondioksida tidak memerlukan cahaya, sehingga reaksi yang terjadi disebut reaksi gelap (daur Calvin-Benson)

  • Kemosintesis

Kemosintesis merupakan peristiwa asimilasi karbon dengan menggunakan zat kimia sebagai sumber energinya. Kegiatan ini dilakukan oleh tumbuhan yang tidak memiliki klorofil, atau yang disebut dengan organisme kemosintetik (kemoautotrof) misalnya bakteri. Organism ini menggunakan oksigen (O2), karbondioksida (CO2), dan air (H2O) sebagai bahan dasar dalam proses asimilasinya, namun sumber energy yang digunakan bukanlah sinar matahari melainkan zat-zat kimia yang berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diperoleh dari lingkungannya seperti sulfide, nitrogen, sulfur, besi, ammonia, dan nitrit. Yang mana senyawa-senyawa tersebut dioksidasi untuk menghasilkan ATP dan NADPH yang digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi molekul organic. Peristiwa kemosintesis berlangsung pada pigmen seperti klorofil.

Berikut pola umum reaksi kemosintesis :

Senyawa anorganik + O2              E + hasil samping

H2O                 H2 + O2

 

CO2 + H2                     glukosa

Beberapa organism pelaku kemosintesis adalah :

  1. Bakteri belerang misalnya Beggiatoa dan Thiotrix. Bakteri belerang (sulfur) tak berwarna memperoleh energy dengan mengoksidasi H2S sebagai berikut :

cahaya

2H2S + O2                        2H2O + 2S + energy

klorofil

Selanjutnya energy tersebut digunakan untuk fiksasi CO2 menjadi gula (karbohidrat) dengan reaksi :

cahaya

CO2 + 2H2S                      CH2O + 2S + H2O

klorofil

  1. Bakteri nitrifikasi (nitrit dan nitrat) misalnya Nitrosomas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter.
  • Bakteri nitrit memperoleh energy dengan cara mengoksidasi NH3 dalam bentuk senyawa ammonium karbonat menjadi asam nitrit, dengan reaksi sebagai berikut :

                                 Nitrosomas

(NH4)2 + CO3 + 3O2                                2HNO2 + CO2 + 3H2O + energy

           Nitrosococcus

HNO2 adalah asam nitrit

  • Bakteri nitrat memperoleh energy dengan cara mengoksidasi nitrit menjadi nitrat, reaksinya adalah :

   Nitrobacter

Ca(NO2)2 + O2                      Ca(NO3)2 + energy

  1. Bakteri besi misalnya Bakteri ini memperoleh energy dengan cara mengoksidasi ferro menjadi ferri dengan reaksi :

O2

Fe2+                         Fe3+ + energy

2.3    Enzim

Enzim merupakan senyawa organik yang berfungsi sebagai biokatalisator yang digunakan untuk mempercepat suatu reaksi kimia tetapi enzim tidak ikut bereaksi sehingga struktur enzim tidak mengalami perubahan. Prinsip kerja enzim adalah dengan menurunkan energi aktivasi yang merupakan energi awal yang diperlukan dalam proses reaksi kimia sehingga mempercepat reaksi kimia tersebut.

enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktifasi
  • Struktur enzim

Enzim memiliki dua jenis komponen pemyusun utama yaitu protein (apoenzim) dan non protein (gugus prostetik). Gabungan kedua komponen tersebut akan membentuk struktur enzim yang dinamakan dengan holoenzim.

Apoenzim merupakan struktur penting yang digunakan untuk menentukan proses kerja enzim. Bagian apoenzim memiliki struktur yang digunakan untuk tempat melekatnya substrat yang dinamakan sisi aktif enzim. Substrat sendiri meupakan zat yang akan di reaksikan oleh enzim yang dapat berupa karbohidrat, protein, ataupun lemak/lipid.

Gugus prostetik merupakan bagian enzim yang terdiri dari komponen non protein yang bersifat stabil meskipun dalam kondisi suhu tinggi yang membuat komponen ini tidak dapat berubah. Gugus prostetik dibedakan menjadi dua yaitu kofaktor dan koenzim. Kofaktor tersusun dari mineral anorganik yang didominasi oleh unsur logam seperti Fe, Mn, Zn, Ca, K, dan CO. sedangkan koenzim tersusun dari senyawa organik non protein yaitu NAD, NADP, dan koenzim A.

  • Sifat Enzim

Enzim memiliki sifat-sifat antara lain:

  1. Merupakan protein. Penyusun enzim di dominasi oleh protein yang dinamakan dengan apoenzim
  2. Mudah dipengaruhi oleh perubahan lingkungan, enzim memiliki batasan dalam system kerjanya yang sangat dipengaruhi oleh suhu, PH. Dan inhibitor.
  3. Tidak ikut bereaksi, enzim hanya bertindak untuk mempercepat suatu reaksi kimia namun tidak ikut bereaksi terhadap reaksi yang terjadi
  4. Sebagai biokatalisator
  5. Bekerja secara spesifik, enzim memiliki kerja yang spesifik, satu jenis enzim hanya digunakan untuk mereaksikan substrat tertentu saja
  6. Bekerja secara reversible, enzim mampu bekerja untuk menyusun suatu zat maupun sebaliknya enzim juga dapat digunakan untuk memecah menajdi molekul yang lebih sederhana
  7. Hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sifat enzim yang tidak ikut bereaksi mengakibatkan satu enzim dapat digunakan berkali kali untuk mereaksikan zat tertentu sehingga tidak dibutuhkan enzim dalam jumlah banyak.
  • Mekanisme kerja enzim

Mekanisme kerja enzim secara umum membutuhkan sisi aktif dari enzim yang dalam keadaan kosong dan adanya substrat yang sesuai dengan sisi akif enzim. Pada saat terdapat substrat yang sesuai dengan sisi aktif enzim, maka substrat akan memasuki sisi aktif enzim sehingga terjadi reaksi terhadap subtract tersebut.

Terdapat dua hipotesis terhadap mekanisme kerja enzim yaitu hipotesis lock and key dan hipotesis terinduksi

1. Hipoetesis lock and key

Hipotesis ini seperti gembok dan anak kunci, dimana bagian sisi aktif merupakan bagian yang tidak dapat berubah bentuk dan tidak fleksibel. Substrat yang memiliki bentuk yang sama dengan sisi aktif enzim yang hanya bisa direaksikan oleh enzim

Hipotesis Lock And Key

2. Hipotesis terinduksi

Hipotesis ini menyatakan enzim memiliki sisi aktif yang bersifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuaikan dengan bentuk substrat yang akan di reaksikan.

Hipotesis terinduksi, enzim menyesuaikan bentuknya dengan substrat
  • Faktor factor yang mempengaruhi aktifitas enzim

Enzim memiliki mekanisme kerja yang sangat dipengaruhi oleh lingkungan antara lain:

1. PH

PH atau derajat keasaman sangat mempengaruhi kerja enzim. Kerja enzim dapat maksimal jika berada pada PH antara 6-8. Namun ada enzim yang bekerja pada PH rendah yaitu pada PH 2 yaitu enzim yang berada di lambung yang banyak mengandung asam klorida (HCL) yaitu enzim pepsin. Pada umumnya apabila enzim berada pada PH rendah enzim akan mengalami denaturasi yaitu perubahan struktur kimiawi enzim yang mengakibatkan terjadi perubahan struktur enzim yang dapat berdampak enzim tidak dapat mereaksikan substrat.

2. Suhu

Suhu mempengaruhi kerja enzim dimana enzim memiliki suhu maksimum dan suhu minimal dalam mereaksikan suatu zat. Pada suhu yang optimal maka kerja enzim akan semakin maksimal, tetapi apabila suhu nya menjadi sngat tinggi maupun sangat rendah dapat mengakibatkan enzim semakin menurun kinerjanya bahkan dapat mengakibatkan denaturasi.

3. Inhibitor

Inhibitor meupakan senyawa yang dapat menghambat kerja enzim. Inhibitor dibagi menjadi dua yaitu inhibitor kompetitif dengan inhibitor non kompetitif.

1)  Inhibitor kompetitif merupakan senyawa kimia yang memiliki sifat dan struktur yang memiliki kesamaan dengan substrat sehingga senyawa kimia tersebut dapat memasuki sisi aktif enzim sehingga substrat tidak bisa masuk ke sisi aktif enzim.

Inhibitor kompetitif masuk lewat sisi aktif enzim

2)  Inhibitor non kompetitif meupakan senyawa kimia yang memiliki sifat dan struktur yang berbeda dengan substrat. Cara kerja inhibitor non kompetitif melekat pada sisi selain sisi aktif enzim yang dinamakan dengan sisi alosterik. Dengan memasukin sisi alosterik ini, maka inhibitor non kompetitif akan merubah struktur dan bentuk sisi aktif enzim sehingga substrat tidak bisa masuk ke dalam sisi aktif enzim karena sisi aktif enzim berubah bentuk.

Inhibitor non kompetitif masuk lewat sisi alosterik

4. Konsentrasi substrat

Konsentrasi substrat dalam jumlah banyak akan menurunkan kinerja dari enzim, untuk mengatasi hal tersebut maka ribosom akan mensintesis enzim lagi untuk mempercepat reaksi yang terjadi.

BAB 3

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Dari materi tentang metabolisme yang telah diuraikan di atas, maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :

  1. Metabolisme merupakan suatu proses dimana terjadi pembentukan atau penguraian zat di dalam sel yang disertai dengan adanya perubahan energi. Proses metabolisme sangat penting bagi mahluk hidup, karena melalui proses inilah mahluk hidup dapat memperoleh energi untuk bergerak dan melakukan aktivitas kehidupan.
  2. Dalam metabolisme terdapat dua proses yaitu proses pembentukan ( anabolisme ) dan proses penguraian ( katabolisme ).
  3. Katabolisme ialah proses metabolisme yang melakukan pembongkaran senyawa kimia kompleks yang banyak mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuanya adalah membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber.  Dalam proses katabolisme ada dua proses yaitu respirasi dan fermentasi. Respirasi ialah proses pembomgkaran suatu zat yang membutuhkan oksigen yang cukup ( aerob ). Sedangkan fermentasi ialah proses katabolisme yang di lingkunganya tidak terdapat oksigen atau kangdungan oksigen kurang memadai ( anaerob ).
  4. Anabolisme ialah proses metabolisme yang menyusun senyawa organik sedehana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Dalam proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi tersebut dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Proses anabolisme yang memerlukan energi dalam bentuk energy cahaya disebut fotosintesis. Sedangkan proses anabolisme yang memerlukan energi kimia disebut kemosintesis.
  5. Enzim merupakan senyawa organic yang berfungsi sebagai biokatalisator yang digunakan untuk mempercepat suatu reaksi kimia tetapi enzim tidak ikut bereaksi sehingga struktur enzim tidak mengalami perubahan. Prinsip kerja enzim adalah dengan menurunkan energy aktivasi yang merupakan energi awal yang diperlukan dalam proses reaksi kimia sehingga mempercepat reaksi kimia tersebut.

3.2  Saran dan Kritik

Pada umumnya sudah pasti tidak lepas dari yang namanya kritik dan kesalahan dalam pembuatan dan penulisanya. Ini semua dikarenakan keterbatasan kemampuan penyusun dalam memnyusun makalah ini. Namun penyusun akan berjanji dan berusaha untuk belajar dan merperbaiki kesalahan dalam pembuatan makalah. Oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar dalam pembuatan makalah yang selanjutnya dapat lebih baik baik lagi. Penyusun siap menerima kritik dan saran yang diberikan.

DAFTAR PUSTAKA

Aryulina, Diyah, dkk. 2011. Biology 3A for Senior High School Grade XII

     Semester 1. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.

Camphbell. 2008. Biologi. Jakarta: Erlangga.

Kusnadi. 2013. Pocket Book Biologi. Jakarta: Cmedia

Maryati, Sri. 2012. Biologi SMA Jilid Tiga. Jakarta: Erlangga.

Pratiwi, D. A., dkk. 2006. Biologi untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Tim MGMP. 2013. Buku Pendamping Biologi SMA. Klaten.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s