Transcript bab 02 metabolisme

METABOLISME
TUJUAN PEMBELAJARAN:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Mendiskripsikan pengertian metabolisme dan menyebutkan
fungsi enzim dalam peristiwa metabolisme
Menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja
enzim
Mengidentifikasi enzim yang berperan dalam katabolisme
gula dan anabolisme karbohidrat
Menjelaskan kaitan katabolisme dan metabolisme
Mengidentifikasi hasil katabolisme pati dan anabolisme
karbohidrat
Membuat diagram kaitan antara katabolisme karbohidrat,
protein, dan lemak
Menjelaskan perbedaan antara respirasi aerobik dan
anaerobik
Menjelaskan tentang reaksi terang dan gelap dalam
fotosintesis
PENDAHULUAN
 Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan.
 Akan tetapi energi hanya dapat diubah dari satu
bentuk ke bentuk lainnya (transformasi energi).
 Makhluk hidup melakukan transformasi energi
melalui proses metabolisme yang berlangsung di
dalam sel tubuh.
A.
Pengertian metabolisme


Metabolisme (bahasa Yunani
metabole=berubah) secara harfiah berarti
“perubahan”
Jalur metabolisme:
1.
2.
Katabolisme (merombak molekul-molekul
kompleks menjadi molekul yang sederhana)
Anabolisme (membangun molekul kompleks
dari molekul-molekul sederhana)



Reaksi-reaksi di dalam tubuh berlangsung secara
optimal pada suhu 270C (suhu ruang), misalnya
hewan poikiloterm (hewan berdarah dingin) dan
hewan homoioterm (hewan berdarah panas)
Agar reaksi-reaksi berjalan lebih cepat
diperlukan katalisator.
Katalisator adalah zat yang mempercepat reaksi
tetapi zat itu tidak ikut bereaksi, contoh: enzim
dan ribozim.
Gambar. Enzim sebagai katalisator
B. Enzim
 Enzim
merupakan pengatur suatu reaksi
 Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat
 Contoh reaksi:
Maltosa
(substrat)
Maltase
(enzim)
2Glukosa
(produk)
1.
Struktur Enzim

Enzim lengkap (holoenzim) tersusun atas 2
bagian, yaitu:
a.
Bagian protein (apoenzim):
-
-
b.
tersusun atas asam-asam amino,
Bersifat labil, misalnya karena suhu dan keasaman.
Gugus prostetik (gugusan yang aktif):
-
-
Berasal dari molekul anorganik (kofaktor), misalnya
Fe, Cu dan Zn,
Berasal dari senyawa organik kompleks (koenzim),
misalnya NADH, FADH dan tiamin.
Gambar. Enzim
2. Ciri-ciri enzim
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
Biokatalisator
Protein
Bekerja secara khusus
Dapat digunakan berulang kali
Rusak oleh panas
Tidak ikut bereaksi
Bekerja dapat balik
Kerjanya dipengaruhi faktor lingkungan, misalnya
suhu, pH, inhibitor dan aktivator.
Gambar. Enzim sebagai katalisator
3. Penamaan Enzim
 Enzim
diberi nama sesuai dengan
substratnya dan diberi akhiran –se,
contohnya:
-
-
Enzim selulase yang menguraikan selulosa,
Enzim lipase yang menguraikan lipid atau
lemak, dan
Enzim protease yang menguraikan protein.
4. Cara Kerja Enzim
a.
Teori gembok-anak kunci (lock and key)
-
b.
Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu
yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja.
Teori Induced Fit
- Sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam
menyesuaikan strukutur sesuai dengan struktur
substrat.
5. Inhibitor


Adalah zat yang dapat menghambat kerja
enzim.
Dibedakan berdasarkan sifatnya, a.l:
a. Inhibitor reversibel, yaitu tidak berikatan
kuat dengan enzim. Macamnya:
Inhibitor kompetitif
- Menempati sisi aktif enzim sehingga
substrat tidak dapat masuk.
2).Inhibitor non kompetitif
- Tidak mirip dengan substrat dan berikatan
pada sisi selain sisi aktif.
1)
Gambar. Inhibitor kompetitif & non kompetitif
b. Inhibitor Irreversibel
 Berikatan
dengan sifat aktif enzim secara kuat
sehingga tidak dapat terlepas.
 Enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat
kembali seperti semula (irreversibel)
C. Katabolisme
 Yaitu
reaksi penguraian senyawa yang
kompleks menjadi senyawa yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim.
 Menghasilkan energi.
 Contoh: respirasi ( yaitu proses
penguraian bahan makanan yang
menghasilkan energi)
-
Berdasarkan kebutuhan akan O2, respirasi
dibedakan menjadi:
1.
Respirasi aerobik,
-
2.
Menggunakan O2 bebas untuk mendapatkan
energi.
Respirasi anaerobik,
- Tidak menggunakan O2 bebas untuk
mendapatkan energi.
1.
Katabolisme karbohidrat
- Contohnya respirasi dengan glukosa
sebagai bahan baku, yang diuraikan
menjadi CO2 dan H2O serta
menghasilkan energi.
a.
Respirasi aerobik
-
Secara sederhana dituliskan:
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + 675 kkal
Glikolisis
1)
-
-
-
Yaitu peristiwa penguraian satu molekul glukosa
menjadi asam piruvat, NADH dan ATP.
NADH (nikotinamida adenin dinukleotida
hidrogen).
Berlangsung di dalam sitoplasma.
Hasil akhir:
a. Atom molekul 6C (glukosa) berubah menjadi
3C (piruvat) sebanyak 2 mol,
b. Energi total yang dihasilkan 4 ATP,
c. Dua molekul NADH akan ditrasnfer ke rantai
transpor elektron.
2) Siklus Krebs
-
Diambil dari nama Hans Krebs
Berlangsung didalam mitokondria
Mengubah asetil KoA menjadi asam sitrat.
Hasil akhir:
a. Piruvat berubah menjadi asetil KoA,
menghasilkan 2 mol NADH karena yang terlibat
adalah 2 atom piruvat,
b. Dihasilkan 1 FADH2 dan 4 NADH,
c. Dihasilkan 1 ATP dan 3 gas CO2.
3) Transport Elektron
-
-
Elektron dan H+ dari NADH dan FADH2
dibawa dari substrat satu ke substrat yang
lain.
Hasil akhir:
a. Dihasilkan 30 ATP dari 10 NADH + 50
b. Dihasilkan 4 ATP dari 2 FAD + O2
Gambar. Proses respirasi aerobik
b. Respirasi Anaerobik
-
-
Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk
mendapatkan energi tanpa menggunakan O2.
Terjadi pada:
1)
2)
3)
4)
-
Jaringan yang kekurangan O2,
Akar tumbuhan yang terendam air,
Biji tebal yang sulit ditembus O2,
Sel ragi dan bakteri anaerobik.
Persamaan sederhananya:
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 21 kkal
-
Repirasi anaerobik itu:
a)
b)
c)
d)
e)
Tidak memerlukan O2,
Menggunakan asam piruvat atau
asetaldehida sebagai pengikat H,
Menghasilkan asam laktat atau alkohol,
Hanya menghasilkan 2 molekul ATP atau
energi sebesar 21 kakl,
Tahapan reaksi lebih sederhana.
c. Fermentasi
-
-
-
Termasuk respirasi anaerobik
Sering kali diistilahkan proses penguraian zat
oleh mikroorganisme pengurai menggunakan
enzim-enzim yang ada di dalam sel.
Fermentasi sebagai perubahan enzimatik dari
substansi organik oleh mikroorganisme untuk
menghasilkan produk-produk organik yang
lebih sederhana.
Repirasi seluler
Fermentasi
Alkohol
Asam laktat
Glukosa
Glukosa
Glukosa
Asam piruvat
O2
CO2
Asam piruvat
Asam piruvat
Air + 36 ATP
Alkohol + 2 ATP
CO2
Asam laktat +
2ATP
2. Katabolisme Lemak
-
Rekasi sederhananya:
lipase
Trigliserida + 3H2O --- gliserol + 3 asam lemak
3. Katabolisme Protein
-
-
Protein diuraikan menjadi asam amino.
Asam amino diubah menjadi asam
piruvat dan asetil KoA.
Gugus amino yang dilepas dari asam
amino dibawa ke hati untuk diubah
menjadi amonia (NH3) dan dibuang
lewat urin.
D. Anabolisme
-
Adalah reaksi penyusunan zat yang
berlangsung di dalam sel.
Macamnya:
1.
Anabolisme karbohidrat
- Dibedakan menjadi:
a. Fotosintesis
- Yaitu peristiwa penyusunan zat organik
dari zat anorganik dengan pertolongan
energi cahaya.
- Asimilasi karbon karena bahan baku yang
digunakan CO2
Proses fotosintesis
1.
-
-
Bertujuan memecah gula menjadi CO2, H2O, dan
energi.
Terjadi di dalam kloroplas.
Reaksi sederhananya:
Cahaya matahari
6CO2 + 12H2O  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Klorofil
2. Percobaan tentang fotosintesis
a)
Jan Ingenhousz
-
Menggunakan Hydrilla verticulata
Fotosintesis menghasilkan O2.
b) Theodor Wilhem Engelmann
-
Menggunakan alga Spirogyra,
Kesimpulan:
(1) Fotosintesis dilakukan oleh kloroplas,
(2) Kloroplas hanya berfotosintesis jika terkena
cahaya.
c) Julius von Sachs
- Fotosintesis menghasilkan amilum,
- Percobaan dengan menggunakan larutan
iodin yang diteteskan pada daun.
d) Robert Hill dan F.F Blackman
- Energi cahaya yang diterima digunakan untuk
memecah H2O menjadi H+ dan menghasilkan
produk samping berupa O2.
-
-
-
-
Hill mengemukakan reaksi terang yaitu fotolisis
yang berlangsung dengan bantuan cahaya.
Reaksi terang terjadi di grana (tumpukan tilakoid
di dalam kloroplas).
Tilakoid berupa gelembung pipih berbentuk
cakram yang membrannya mengandung pigmen
fotosintesis.
Persamaan Hill:
12H2O + ADP + Pi + 12 NADP+  6O2 + ATP 12NADPH + 12H+
cahaya
matahari
-
-
Blackmann mengemukakan adanya rekasi gelap
yang terjadi di stroma (yaitu matriks kloroplas
tak berwarna yang mengandung grana).
Persamaan reaksi Blackmann:
6CO2 + ATP + 12NADPH + 12H+  (CH2O)6 + 6H2O + NADP+ + ADP + Pi
-
Reaksi gabungan Hill dan Blackmann:
6CO2 + 12H2O + energi  C6H12O6 + 6H2O + 6O2
3. Cahaya yang berperan dalam fotosintesis
-
Di dalam kloroplas terkandung beebrapa jenis
pigmen, yaitu:
a)
Klorofil a,
-
Menyerap cahaya merah dan biru-ungu.
Berperan dalam reaksi terang.
Berwarna hijau karena memantulkan cahaya warna hijau.
b) Klorofil b,
-
Menyerap cahaya biru dan oranye.
Memantulkan cahaya hijau-kuning.
c) Karotenoid
-
Menyerap cahaya biru-hijau.
Memantulkan cahaya kuning-oranye.
4). Tahapan proses fotosintesis
a.
b.
c.
Penangkapan energi cahaya (fotosistem)
Aliran elektron
Perhatikan gambar
b. Siklus Calvin



Ditemukan oleh Melvin Calvin.
Merupakan proses penggunaan ATP dan
NADPH untuk mengubah CO2 menjadi
gula.
Fase-fasenya:
1)
2)
3)
Pengikatan (fiksasi) CO2
Reduksi
Pembentukan RuBP
Gambar. Proses siklus Calvin
c. Kemosintesis
 Yaitu
penyusunan bahan organik dengan
menggunakan energi dari pemecahan senyawa
kimia.
 Energi yang dihasilkan lebih kecil
dibandingkan dengan menggunakan energi
cahaya.
 Contoh: bakteri Nitrobacter dengan reaksi,
Ca(NO2)2 + O2 ------------ Ca(NO3)2 + E
2. Anabolisme Lemak
Disebut juga lipogenesis, yang terjadi di dalam
sitoplasma yang memiliki enzim kompleks, yaitu
asam lemak sitetase.
 Lemak dapat disintesis dari protein dan karbohidrat.
 Lemak tersusun dari asam lemak dan gliserol.
 Asam lemak terbentuk dari Asetil KoA.
 Sintesis lemak berlangsung di retikulum endoplasma.

3. Anabolisme Protein



Protein tersusun atas senyawa asam amino.
Penyusunan gugus amino (-NH2) pada suatu
substrat disebut aminasi.
Ada 2 cara sintesis protein, yaitu:
a.
b.
Reaksi aminasi reduksi,
Reaksi transaminasi.
Reaksi aminasi reduksi, diantaranya:
a.
-
-
b.
aminasi dari asam oksaloasetat akan
menghasilkan asam aspartat,
aminasi dari asam piruvat akan
menghasilkan alanin.
Reaksi transaminasi
- reaksi yangmelibatkan satu gugus amino dari
sati asam amino ke suatu asam αketoglutamat dan asam amino baru.
SEKIAN
TERIMAKASIH BANYAK