METABOLISME

• TUJUAN PEMBELAJARAN:1. Mendiskripsikan pengertian metabolisme dan

menyebutkan fungsi enzim dalam peristiwa metabolisme2. Menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja

enzim3. Mengidentifikasi enzim yang berperan dalam

katabolisme gula dan anabolisme karbohidrat4. Menjelaskan kaitan katabolisme dan metabolisme5. Mengidentifikasi hasil katabolisme pati dan anabolisme

karbohidrat6. Membuat diagram kaitan antara katabolisme

karbohidrat, protein, dan lemak7. Menjelaskan perbedaan antara respirasi aerobik dan

anaerobik8. Menjelaskan tentang reaksi terang dan gelap dalam

fotosintesis

PENDAHULUAN• Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan.• Akan tetapi energi hanya dapat diubah dari

satu bentuk ke bentuk lainnya (transformasi energi).

• Makhluk hidup melakukan transformasi energi melalui proses metabolisme yang berlangsung di dalam sel tubuh.

A. Pengertian metabolisme– Metabolisme (bahasa Yunani

metabole=berubah) secara harfiah berarti “perubahan”

– Jalur metabolisme:1. Katabolisme (merombak molekul-molekul

kompleks menjadi molekul yang sederhana)2. Anabolisme (membangun molekul kompleks

dari molekul-molekul sederhana)

• Reaksi-reaksi di dalam tubuh berlangsung secara optimal pada suhu 270C (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, FADH dan tiamin.

Gambar. Enzim

2. Ciri-ciri enzima. Biokatalisatorb. Proteinc. Bekerja secara khususd. Dapat digunakan berulang kalie. Rusak oleh panasf. Tidak ikut bereaksig. Bekerja dapat balikh. 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 Enzima. 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- Tidak 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 O2, respirasi dibedakan menjadi:

1. Respirasi aerobik,- Menggunakan O2 bebas untuk mendapatkan

energi.

2. Respirasi anaerobik,- Tidak menggunakan O2 bebas untuk

mendapatkan energi.

1. Katabolisme karbohidrat- Contohnya respirasi dengan glukosa

sebagai bahan baku, yang diuraikan menjadi CO2 dan H2O serta menghasilkan energi.a. Respirasi aerobik

- Secara sederhana dituliskan:C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 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 karena yang terlibat adalah 2 atom piruvat,

b. Dihasilkan 1 FADH2 dan 4 NADH,

c. Dihasilkan 1 ATP dan 3 gas CO2.

3) Transport Elektron- Elektron dan H+ dari NADH dan FADH2

dibawa dari substrat satu ke substrat yang lain.

- Hasil akhir:a. Dihasilkan 30 ATP dari 10 NADH + 50b. Dihasilkan 4 ATP dari 2 FAD + O2

Gambar. Proses respirasi aerobik

b. Respirasi Anaerobik- Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk

mendapatkan energi tanpa menggunakan O2.- Terjadi pada:

1) Jaringan yang kekurangan O2,

2) Akar tumbuhan yang terendam air,3) Biji tebal yang sulit ditembus O2,

4) Sel ragi dan bakteri anaerobik.- Persamaan sederhananya:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 21 kkal

- Repirasi anaerobik itu:a) Tidak memerlukan O2,

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 Repirasi selulerseluler

FermentasiFermentasi

AlkoholAlkohol Asam laktatAsam laktat

GlukosaGlukosa

Asam piruvatAsam piruvat OO22

COCO22

Air + 36 ATPAir + 36 ATP

GlukosaGlukosa

Asam piruvatAsam piruvat

COCO22

Alkohol + 2 Alkohol + 2 ATPATP

GlukosaGlukosa

Asam piruvatAsam piruvat

Asam laktat + Asam laktat + 2ATP2ATP

2. Katabolisme Lemak- Rekasi sederhananya:

Trigliserida + 3H2O --- gliserol + 3 asam lemaklipase

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 (NH3) 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 CO2

1. Proses fotosintesis- Bertujuan memecah gula menjadi CO2, H2O, dan

energi.- Terjadi di dalam kloroplas.- Reaksi sederhananya:

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Cahaya matahari

Klorofil

2. Percobaan tentang fotosintesisa) Jan Ingenhousz

- Menggunakan Hydrilla verticulata- Fotosintesis menghasilkan O2.

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 H2O menjadi H+ dan menghasilkan produk samping berupa O2.

- 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:12H2O + ADP + Pi + 12 NADP+ 6O2 + 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:6CO2 + ATP + 12NADPH + 12H+ (CH2O)6 + 6H2O + NADP+ + ADP + Pi

- Reaksi gabungan Hill dan Blackmann:6CO2 + 12H2O + energi C6H12O6 + 6H2O + 6O2

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 fotosintesisa. Penangkapan energi cahaya (fotosistem)b. Aliran elektronc. Perhatikan gambar

b. Siklus Calvin– Ditemukan oleh Melvin Calvin.– Merupakan proses penggunaan ATP dan

NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula.

– Fase-fasenya:1) Pengikatan (fiksasi) CO2

2) Reduksi3) 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(NO2)2 + O2 ------------ Ca(NO3)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 (-NH2) 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 yangmelibatkan satu gugus amino

dari sati asam amino ke suatu asam α-ketoglutamat dan asam amino baru.

SEKIANTERIMAKASIH BANYAK