materi pembelajaran -...
TRANSCRIPT
MATERI PEMBELAJARAN
A Enzim
Enzim adalah senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan sel dalam suatu reaksi Enzim
bekerja sebagai katalis dalam tubuh makhluk hidup oleh karena itu disebut biokatalisator
Kamu akan mengetahui fungsi enzim dalamproses metabolisme setelah mempelajari subbab
ini
Enzim disintesis di dalam sel-sel hidup Sebagian besar enzim bekerja di dalam sel sehingga
disebut enzim intraseluler Contoh enzim intraseluler adalah katalase yang memecah senyawa-
senyawa berbahaya seperti hidrogen peroksida pada sel-sel hati Sedangkan enzim yang
dibuat di dalam sel dan melakukan fungsinya di luar sel disebut enzim ekstraseluler Contoh
enzim ekstraseluler adalah enzim-enzim pencernaan seperti amilase yang memecah amilum
menjadi maltosa
1 Komponen Enzim Penyusun utama suatu enzim adalah molekul protein yang disebut Apoenzim Agar
berfungsi sebagaimana mestinya enzim memerlukan komponen lain yang disebut
kofaktor Kofaktoradalah komponen nonprotein berupa ion atau molekul
2 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
EA 1 menjadi EA 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
3 Sifat-Sifat Enzim
Sebagai biokatalisator enzim memiliki beberapa sifat antara lain
a Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi hanya meningkatkan laju suatu reaksi
b Enzim bekerja secara spesifik artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja
c 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
d Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit
e Enzim bekerja secara bolak-balik Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain Atau
4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain
1 Suhu 2 pH (derajat keasaman) 3 Inhibitor
B Pengertian Metabolisme
Makhluk multiseluler baik manusia hewan maupun tumbuhan tersusun atas jutaan sel
Tiap sel memiliki fungsi tertentu untuk kelangsungan hidup suatu organisme Untuk
menjalankan fungsinya sel melakukan proses metabolisme Metabolisme adalah reaksi-
reaksi kimia yang terjadi di dalam sel Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat
lain Metabolisme sel dapat dibagi menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme
1 Katabolisme adalah proses penguraian senyawa untuk menghasilkan energi
Sedangkan
2 anabolisme adalah proses sintesis senyawa atau komponen dalam sel hidup
Umumnya dalam proses metabolik melibatkan aktivitas katalis biologik yang disebut
enzim dengan melibatkan ATP
C Katabolisme
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan
energy berupa ATP yang biasa digunakan organisme untuk beraktivitas
A Respirasi Aerob
1 Glikolisis
2 Siklus krebs
3 Transpor elektron
Ada empat langkah dalam proses respirasi yaitu glikolisis dekarboksilasi oksidatif daur Krebs dan rantai transpor elektron 1 Glikolisis Glikolisis berlangsung di sitosol merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang memiliki 3 atom C Reaksi yang berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP
2 Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga yaitu daur Krebs Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH
3 Daur Krebs Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif memasuki daur ini Pada akhir siklus dihasilkan 6 NADH 2 FADH dan 2 ATP (lihat skema di bawah)
4 Rantai Transpor Elektron Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria Prinsip dari reaksi ini adalah setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP
Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP Jadi satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP
Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi
B Respirasi Anaerob
1 Fermentasi asam laktat
2 Fermentasi alkohol
Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi)
1 Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi
CH3COCOOH + NADH mdashndashgt CH3CHOHCOOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2 Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
itu panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya
d Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit
e Enzim bekerja secara bolak-balik Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain Atau
4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain
1 Suhu 2 pH (derajat keasaman) 3 Inhibitor
B Pengertian Metabolisme
Makhluk multiseluler baik manusia hewan maupun tumbuhan tersusun atas jutaan sel
Tiap sel memiliki fungsi tertentu untuk kelangsungan hidup suatu organisme Untuk
menjalankan fungsinya sel melakukan proses metabolisme Metabolisme adalah reaksi-
reaksi kimia yang terjadi di dalam sel Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat
lain Metabolisme sel dapat dibagi menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme
1 Katabolisme adalah proses penguraian senyawa untuk menghasilkan energi
Sedangkan
2 anabolisme adalah proses sintesis senyawa atau komponen dalam sel hidup
Umumnya dalam proses metabolik melibatkan aktivitas katalis biologik yang disebut
enzim dengan melibatkan ATP
C Katabolisme
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan
energy berupa ATP yang biasa digunakan organisme untuk beraktivitas
A Respirasi Aerob
1 Glikolisis
2 Siklus krebs
3 Transpor elektron
Ada empat langkah dalam proses respirasi yaitu glikolisis dekarboksilasi oksidatif daur Krebs dan rantai transpor elektron 1 Glikolisis Glikolisis berlangsung di sitosol merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang memiliki 3 atom C Reaksi yang berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP
2 Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga yaitu daur Krebs Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH
3 Daur Krebs Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif memasuki daur ini Pada akhir siklus dihasilkan 6 NADH 2 FADH dan 2 ATP (lihat skema di bawah)
4 Rantai Transpor Elektron Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria Prinsip dari reaksi ini adalah setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP
Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP Jadi satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP
Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi
B Respirasi Anaerob
1 Fermentasi asam laktat
2 Fermentasi alkohol
Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi)
1 Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi
CH3COCOOH + NADH mdashndashgt CH3CHOHCOOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2 Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
2 Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga yaitu daur Krebs Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH
3 Daur Krebs Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif memasuki daur ini Pada akhir siklus dihasilkan 6 NADH 2 FADH dan 2 ATP (lihat skema di bawah)
4 Rantai Transpor Elektron Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria Prinsip dari reaksi ini adalah setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP
Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP Jadi satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP
Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi
B Respirasi Anaerob
1 Fermentasi asam laktat
2 Fermentasi alkohol
Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi)
1 Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi
CH3COCOOH + NADH mdashndashgt CH3CHOHCOOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2 Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP Jadi satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP
Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi
B Respirasi Anaerob
1 Fermentasi asam laktat
2 Fermentasi alkohol
Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi)
1 Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi
CH3COCOOH + NADH mdashndashgt CH3CHOHCOOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2 Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi)
1 Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi
CH3COCOOH + NADH mdashndashgt CH3CHOHCOOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2 Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
CH3COCOOH mdashndashgt CH3CHO + NADH mdashndashgt C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
D Anabolisme
1 Fotosintesis
a Reaksi terang
b Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)
Reaksi- Reaksi pada proses fotosintesis
Proses fotosintesis masih terus diselidiki karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama seperti fisika kimia maupun biologi sendiri Pada tumbuhan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun Namun secara umum semua sel yang memiliki kloroplast berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis tepatnya pada bagian stroma Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu Pada dasarnya rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida)
Reaksi terang
Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2 Reaksi ini memerlukan molekul air Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer) Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi Di dalam daun cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer sedangkan fotosistem I 700 nanometer Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat
Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP satuan pertukaran energi dalam sel
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti Pada tumbuhan dan alga kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air bukan dari karbon dioksida Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh CB van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an Bakteri fotosintetik selain sianobakteri menggunakan tidak menghasilkan oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen
Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II cahaya juga mengionisasi fotosistem I melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH
Reaksi gelap
ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa) Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) Faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis 1 Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas kualitas dan lama penyinaran Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis
2 Konsentrasi karbondioksidaSemakin banyak karbondioksida di udara makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis
3 Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim
4 Kadar airKekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis
5 Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang laju fotosintesis akan naik Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh laju fotosintesis akan berkurang
6 Tahap pertumbuhanPenelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
2 Kemosintesis
Secara sederhana kemosintesis diartikan sebagai sebuah proses dimana terjadi penyusunan
bahan-bahan yang bersifat organik (biasanya karbohidrat) yang bersumber dari H2O dan Co2
dengan memakai energi kimiawi Organisme atau makhluk hidup yang melakukan proses
kemosintesis ini adalah mereka yang tidak memiliki klorofil misalnya saja bakteri belerang antara
lain bergiatoa juga thiotrix dan juga bakteri nitrifikasi misalnya saja nitrosomonas nictobacter
bactoderma dan juga bakteri besi misalnya saja cladotrix
Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme anabolisme Ia merupakan
prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon atau juga bisa lebih senyawa nitrogen juga
sumber makanan dikonversi menjadi senyawa organik dengan jalan oksidasi Kemosintesis
merupakan reaksi anabolisme dengan memakai energi kimia Energi tersebut merupakan sejenis
energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi Organisme yang melakukan proses
kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof khususnya bagi organisme auotrof
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan kemosintesis hanya
bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya mikroorganisme Misalnya bakteri
belerang jenis nonfotosintetis bernama Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama
nitrosomonas juga nitrosococcus Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan
Mereka melakukan proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber
dari satu atau dua molekul karbon Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni yang
pertama mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat molekul hydrogen
sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil reaksi H2 juga CO2 Kedua energi
tersebut cukup besar dalam melaksananan proses produksi biomassa
Kedua kemosistesis yang terjadi di dalam lautan terjadi karena terdapat rekasi di antara O2 dan
juga substansi hydrogen antara sufida dan juga amoniak Pada kondisi ini mikro-organisme yang
melakukan kemosintesis sangat bergantung pada kegiatan fotosintesis yang terjadi di tempat
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
lainnya dimana fotosintesis tersebut memproduksi molekul O2 yang mereka butuhkan dalam
melakukan proses kemosintesisnya
Contoh bakteri atau mikro-organisme lain yang melakukan proses kemosintesis adalah nitrobacter
Ia mampu melakukan proses oksidasi terhadap senyawa nitrit Sebagai hasilnya senyawa nitrat
tersebut kemudian akan melakukan pembebasan energi yang kemudian akan digunakan dalam
proses sintesa senywa organik Ada beragam contoh mikro-organisme lainnya yang melakukan
kemosintesis Tapi yang paling penting sesungguhnya adalan bakteri nitrifikasi yang habitatnya ada
di dalam tanah Sebab aktifitas bakteri tersebut akan memperkaya tanah secara tidak langsung
dengan nitrogen Sebagaimana kita ketahui bahwa nitrogen sangat dibutuhkan tumbuhan agar
bisa tumbuh lebih baik Aktifitas bakteri di dalam tanah ini berkaitan erat dengan tingkat
kesuburan tanah Di jepang sendiri bakteri ini bahkan telah dijadikan salah satu lsquoalatrdquo pertanian
(semacam pupuk organik) yang penting digunakan sebelum memulai prose penanaman
3 Sintesis Lemak
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang Adapun rumus umum dari asam
lemak adalah
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24 Ada dua macam asam lemak
yaitu
1) Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
2) Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
Pada hakikatnya sintesis asam lemak berasal dari asetil koA Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah kompleks enzim-enzim yang terdapat pada sitoplasma sedangkan enzim pemecah asam lemak terdapat pada mitokondria Reaksi awal adalah karboksilasi asetil koenzim A menjadi malonil koenzim A Reaksi-reaksi ini melibatkan HCO3- dan energi dari ATP Reaksi pembentukan malonil koenzim A sebenarnya terdiri atas dua reaksi sebagai berikut Biotin terikat pada suatu protein yang disebut protein pengangkut karboksilbiotin Biotin karboksilase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis dalam raksi karboksilasi biotin Reaksi kedua ialah pemindahan gugus karboksilat kepada asetil koenzim A
Katalis dalam reaksi ini adaah transkarboksilatTahap berikutnya dalam sintesis asam lemak adalah tahap memperpanjang rangkaian atom C yang dimulai dengan pembentukan asetil ACP dan malonil ACP dengan katalis asetiltransasilase dan maloniltransasilaseMaloniltransasilase bersifat sangat khas sedangkan asetiltransasilase dapat memindahkan gugus asli selain asetil walaupun lambat Asam lemak dengan jumlah atom C ganjil disentesis berawal dari propionil astoasetil ACP dengan enzim asil-malonil ACP kondensase sebagai katalisPada reaksi kondensasi ini senyawa 4 atom C dibentuk dari senyawa 2 atom C dengan 3 atom C dan CO2 dibebaskan Tahap selanjutnya
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
ialah reduksi gugus keto pada C dengan ketoasil ACP reduktase sebagai katalis Kemudian 3-hidroksi butiril ACP diubah menjadi krotonil ACP dengan pengeluaran molekul air (dehidrase) Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah 3-hidroksi asil ACP dehidratase Reaksi terakhir dari putaran pertama sintess asam lemak ialah pembentukan butiril ACP dari krotonil ACP dengan katalis enoil ACP reduktase Jadi putaran pertama proses perpanjangan rantai C ini telah mengubah asetil koenzim A menjadi butiril ACPPutaran kedua pada proses perpanjangan rantai C dimulai dengan reaksi butiril ACP dengan malonil ACP dan seterusnya seperti reaksi-reaksi pada putaran pertama Demikian setelah beberapa putaran maka asam lemak terbentuk pada reaksi terakhir yaitu hidrolisis asil ACP menjadi asam lemak dan ACPProses pemindahan satu molekul asetil koenzim A dari mitokondria ke dalam sitoplasma dapat menghasilkan satu molekul NADPH Pembentukan asam palmiat membutuhkan 8 molekul 8 asetil koenzim A oleh karenanya terbentuk pula 8 molekul NADPHMakanan bukan satu-satunya sumber lemak kita Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran Pada manusia kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta)Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase NADPH digunakan untuk sintesis
Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut
Tahap-tahap sintesis asam lemakJalan yang tampak untuk mensintesis asam lemak berbeda sekali dari Jalan oksidasinya Senyawa yang digunakan untuk menambah panjang rantai asam lemak adalah malonil-KoA yang disiintesis dari asetil-KoA Pada hewan tingkat tinggi sintesis asam lemak terutama terjadi dalam hati jaringan adipose dan dalam kelenjar susu Di tingkat sel pembentukan asam lemak berlangsung dalam sitosolsebaliknya pada oksidasi asam lemak terjadi pada mitochondriaAsam sitrat dan karbondioksida merupakan senyawa yang penting pada biosintesis asam lemak kemungkinan besar kedua senyawa di atas bertindak sebagai katalisator Setelah berakhirnya reaksi CO2 yang mula-mula terlibat di dalamnya tidak terdapat dalam asam lemak yang dibentukEnzim yang mengkatalisis biosintesis asam lemak merupakan enzim kompleks yang terdiri dari tujuh protein Tahapan reaksi biosintesis asam lemak diteliti dalam laboraturium FLynenS wakildan PR Vagelos yang kemudian disusun ke dalam sebuah siklusBerikut ini adalah tahapan dari sintesis asam lemak
1 Pengangkutan asetil-KoA ke dalam sitoplasmaAsetil-KoAyang terdapat dalm mitochondria berasal dari tiga sumber yaitu 1) dekarboksilasi asam piruvat 2) degradasi asam amino dan 3) β-oksidasi asam lemak Senyawa beratom C dua buah diatas tidak dapat keluar menembus dinding mitochondria untuk menuju ke Sitosol tempat berlangsungnya sintesis asam lemak asetil-KoA itu dapat keluar mitochondria dengan Jalan mengubah senyawa tersebut menjadi asam sitrar atau diangkut oleh karnitin Baik asil-karnitin maupun asam sitrat dapat menembus dinding mitochondria dan kemudian terurai lagi menjadi bagian-bagian
2 Pengubahan asetil-KoA menjadi malonil-KoASatuan yang memperpanjang rantai pada biosentesis asam lemak adalah malonil-KoA Pembentukan senyawa ini dikatalisis oleh enzim asetil-KoA karboksilase yang membutuhkan biotin CO2 dan ATP
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
3 Transfer gugus asil ke kompeks enzimSenyawa yang bertindak sebagai pemula rantai asam lemak adalah asetil-KoASenyawa aktif yang beratom C sebanyak dua buah ini di kait oleh ACP yang selanjutnya di tempelkan ke enzim β-ketoasil-ACP ssintas
4 Gugus malonil terikat pada ACPMalonil-KoA yang dibentuk melalui reaksi karboksilasi asetil-KoA selanjutnya di kait oleh ACPMalonil-S-KoA +HS-ACPmalonil-S-ACP+KoA-SH dengan bantuan ACP-malonil transferase
5 Reaksi kondensasiSetelah kedua gugus yang akan bereaksi yaitu asetil danmalonil berada pada kompleks enzim maka terjadilah reaksi kondensasi
6 Reaksi reduksi pertamaAsetoasetil yang masih terikat erat pada kait 4rsquo-fosfopantetein direduksi menjadi β-hidroksibutiril ndashS-ACP oleh enzim β-ketoasil reduktase
7 Dehidrasi Senyawa yang terbentuk pada reaksi reduksi di atas didehidrasi pada tahap ini Senyawa yang terbentuk tidak jenuh pada atom C α dan β ikatan gandanya adalah trans dan dinamakan asil-S-ACP tak jenuh
8 Reaksi reduksi kedua Enzim enoil-ACP reduktase (NADPH) mereduksi krotonil-S-ACP menjadi butiril-S-ACP Senyawa yang masih tetap terkait pada kompleks melalui kait 4rsquo fosfopantenin kemudian dipindahkan ke enzim sintase Oleh karena itu maka ACP menjadi bebas dan dapat mengkait malonil-KoA berikutnya Senyawa ini kemudian direaksikan dengan butiril-S-sintase dan berlangsunglah siklus sintesis yang kedua melalui urutan dan mekanisme reaksi yang sama terjadilah siklus-siklus biosintesis berikut sehingga tercapai panjang asam lemak tertentuPada biosintesis asam palmitat maka siklus yang dilalui ada sebanyak 7 kali Hasil sintesis yang terakhir adalah palmitoil-S-ACP yang dibebaskan dari ACPnya melalui reaksi hidrolisis dengan bantuan enzim tioesterase Gugus palmitoil yang terikat pada ACP bias langsung dipindahkan pada HS-KoA menjadi palmitoil ndashKoA dan apabila bereaksi dengan asam fosfatidat akan membentuk fosfolipida Pada umumnya jasad hidup mensitesis asam lemak hanya sampai C16 saja Sintesis asam lemak sebagian berlangsung melalui jalur metabolik lain walaupun ada sebagian keci asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dan mitokondria
4 Sintesis Protein
Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi
Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu
interpreternya adalah RNA transfer Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu