METABOLISME ORGANISME

BAB 2

Standar Kompetensi:Standar Kompetensi:• memahami pentingnya proses metabolisme

pada organisme

Kompetensi Dasar:Kompetensi Dasar:• mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses

metabolisme

• mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat

• menjelaskan keterkaitan antara proses metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein

Apakah Metabolisme Itu?

Metabolisme: Keseluruhan proses perubahan reaksi biokimia yang berlangsung di dalam tubuh atau bagian tubuh makhluk hidup.

terbagi atas Anabolisme: proses penyusunan senyawa kimia sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Prosesnya memerlukan energi.

Katabolisme: proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana.Prosesnya membebaskan energi.

Molekul yang Terlibat dalam Metabolisme

Metabolisme

Materi (zat) + Energi

ATP

Enzim

ATP: molekul nukleotida berenergi tinggi yang tersusun atas gula pentosa, basa nitrogen, dan mengikat tiga gugus fosfat.

Molekul yang Terlibat dalam Metabolisme

Enzim (holoenzim)

Struktur

Apoenzim: protein

Gugus prostetik dibedakan:1.kofaktor, gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) 2. koenzim, gugus anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, dan Fe2+. protein

Kerja Enzim

Teori kunci-gembok (lock and key hypothesis)

Cara Kerjanya

Substrat selalu memiliki bentuk yang sesuai dengan situs aktif.

Kerja Enzim

Teori ketepatan induksi (inducedfit)

Substrat tidak selalu memiliki bentuk yang sesuai dengan situs aktif. Jadi, substrat menginduksi situs aktif dari enzim.

Cara Kerjanya

Sifat-Sifat Enzim

1. katalisator: zat yang mampu mempercepat reaksi kimia, tetapi tidak ikut bereaksi.

2. suatu protein, memungkinkan luasnya permukaan enzim sehingga bidang aktivitasnya besar.

3. bersifat khusus/khas: enzim tidak dapat bekerja pada semua zat, tetapi hanya mampu bekerja pada zat tertentu (substrat).

4. tidak tahan panas, enzim akan bekerja aktif pada suhu normal 3037°C

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Enzim

1. suhu, enzim dapat rusak pada suhu yang terlalu tinggi dan kerja enzim dapat dihambat jika suhu terlalu rendah

2. pH, aktivitas enzim dapat dipengaruhi oleh konsentrasi pH atau ion H+ larutan

3. Air, air memegang peranan penting dalam memulai kerja enzim

4. pengaruh hasil akhir, kerja enzim akan dihambat oleh banyaknya hasil akhir yang diperoleh

5. Zat penggiat dan penghambat

6. substrat

Penamaan dan Klasifikasi Enzim

Seringkali enzim diberi nama sesuai dengan substratnya dan diberi akhiran ase. Misalnya, bila substratnya maltosa, enzimnya adalah maltase. Enzim yang berperan dalam pengubahan protein disebut protease. Berdasarkan reaksi yang terjadi, enzim digolongkan menjadi dua, yaitu golongan hidrolase dan golongan desmolase.

1. Golongan hidrolase terdiri atas enzim-enzim yang menyebabkan hidrolisis jika terdapat molekul air. Misalnya pada enzim-enzim pencernaan, seperti karbohidrase, protease, dan lipase.

2. Enzim-enzim golongan desmolase, yaitu oksidase, reduktase, dan enzim yang memisahkan ikatan C-C atau C-N. Misalnya pada enzim-enzim pernapasan, seperti dehidrogenase, katalase, peroksidase, karboksilase, dan transaminas

Penamaan dan Klasifikasi Enzim (lanjutan)

Beberapa contoh enzim yang berperan dalam proses metabolisme, antara lain sebagai berikut.1) Dehidrogenase Enzim jenis ini banyak terdapat pada tumbuhan dan hewan. Peranan dehidrogenase adalah memindahkan hidrogen dari zat yang satu ke zat yang lain. Peristiwa ini biasanya terdapat pada tumbuhan. Pada hewan, dehidrogenase dapat memindahkan hidrogen ke oksigen.

2) Katalase Enzim jenis ini banyak terdapat di dalam sel-sel tumbuhan dan hewan. Katalase mempunyai gugus prostetik (bagian yang aktif) berupa unsur besi. Katalase berfungsi untuk membantu pengubahan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Contoh reaksinya adalah sebagai berikut.

Penamaan dan Klasifikasi Enzim (lanjutan)

3) Peroksidase Peranan peroksidase yang utama, yaitu membantu mengoksidasikan senyawa-senyawa fenolat dengan menggunakan oksigen yang diperoleh dari H2O2.

4) Karboksilase Enzim jenis ini dapat membantu pengubahan asam organik secara bolak-balik. Contohnya, pengubahan asam piruvat menjadi asetaldehid dibantu oleh karboksilase piruvat. Demikian pula pengubahan asam oksalosuksinat menjadi asam-α-ketoglutarat, berlangsung karena bantuan karboksilase yang dibantu oleh ion-ion Mn2+.

Respirasi Seluler

Respirasi: proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses reaksi kimia yang kompleks menggunakan oksigen.Jika zat sumber energinya glukosa, maka reaksi kimia sederhananya:

transpor elektron

Reaksi respirasi

glikolisis

daur Krebs

Respirasi Seluler

Rangkaian respirasi seluler:

1. glikolisis

2. daur Krebs

3. transpor elektron

Glikolisis

Proses pengubahan molekul molekul glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi asam piruvat yang mempunyai 3 atom C.

Tempat berlangsungnya: di sitosol (sitoplasma sel)

Hasil akhir:

1. 2 molekul asam piruvat

2. 2 molekul NADH (sumber elektron)

3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

Glikolisis

Glikolisis meliputi sembilan tahapan reaksi yang melibatkan enzim yang berbeda-beda. Adapun sembilan langkah glikolisis adalah sebagai berikut.a) Glukosa diubah menjadi glukosa 6-fosfat dengan menggunakan 1 mol ATP, dibantu oleh enzim heksokinase/glukokinase.b) Glukosa 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 6-fosfat dengan menggunakan 1 mol ATP, dibantu oleh enzim fosfoheksoisomerase.c) Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1,6-difosfat, dibantu oleh enzim fosfofruktokinase.d) Fruktosa 1,6-difosfat diubah menjadi 2 molekul fosfogliseraldehid (PGAL), molekul yang memiliki 3 atom C, dibantu oleh enzim aldolase.e) PGAL diubah menjadi 1,3-difosfogliserat dan menghasilkan NADH, dibantu oleh enzim gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase.f) 1,3-difosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat (PGA), masing-masing menghasilkan 1 molekul ATP dengan bantuan enzim fosfogliserat kinase.g) PGA diubah menjadi 2-fosfogliserat dibantu oleh enzim fosfogliseromutase.h) 2-fosfogliserat diubah menjadi 3 fosfoenol-piruvat (PEP) dibantu oleh enzim enolase.i) PEP diubah menjadi asam piruvat dan menghasilkan ATP dengan bantuan enzim piruvat kinase. Perhatikan langkah-langkah glikolisis pada Gambar 2.9!

Glikolisis

Daur Krebs

pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia

Sebelum masuk daur Krebs, piruvat diubah menjadi suatu asetil-koenzim A (asetil KoA) melalui reaksi transisi dalam matriks.

Tempat berlangsungnya: dimatriks mitokondriaHasil Akhir: 2 molekul NADH, 2 molekul FADH2, 2 molekul ATP, dan 2 molekul CO2.

Daur Krebs

Transpor ElektronReaksinya diawali: NADH dan FADH, hasil dari daur Krebs, memberikan ion H+ dan elektron pada sistem transpor.

Tempat berlangsungnya: di krista mitokondria

Hasil akhir: 32–34 ATP

Respirasi Anaerob atau Fermentasi

Fermentasi Alkohol

Respirasi Anaerob atau Fermentasi

Fermentasi Asam Laktat

Respirasi Anaerob atau Fermentasi

Fermentasi Asam Cuka

• Fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. • Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol.

Persamaan reaksi kimia fermentasi asam cuka

Fotosintesis

Pengertian: proses penyusunan molekul kompleks pada bagian tumbuhan yang mengandung klorofil dengan bantuan cahaya matahari. Perangkat fotosintesis: 1. klorofl a;2. klorofl b;3. karotenoid (karoten dan xantofl);4. akseptor elektron.Hasil utama fotosintesis: gula sederhana (glukosa). Reaksi kimia fotosintesis:

Fotosintesis

fotosintesis berlangsung dalam dua tahap:

reaksi fotokimia atau reaksi terang• menggunakan energi cahaya• berlangsung di dalam membran tilakoid • menghasilkan senyawa ATP dan NADPH

reaksi termokimia atau reaksi gelap• tidak menggunakan energi cahaya• berlangsung di dalam stroma• menghasilkan glukosa

Reaksi Terang

2. molekul air pecah, ATP dan NADPH terbentuk, serta oksigen dilepaskan.

3. pigmen fotosintesis yang melepaskan elektron menerima kembali elektron.

Terjadi tiga proses di dalam membran tilakoid:1. pigmen fotosintesis menyerap energi cahaya dan melepaskan elektron yang akan masuk ke sistem transpor elektron.

Sistem transpor elektron nonsiklik

Reaksi Gelap

Siklus zat pada reaksi gelap

Melvin Calvin dan Andrew Benson

Ditemukan oleh

Siklus Calvin-Benson

Reaksi Gelap

Tahapan dalam siklus Calvin-Benson:

•Karbon dioksida diikat oleh RuBP menjadi senyawa 6 karbon yang labil. Senyawa 6 karbon ini memecah menjadi 2 fosfogliserat (PGA).•Masing-masing PGA menerima gugus fosfat dari ATP dan menerima hidrogen serta elektron dari NADPH. Reaksi ini menghasilkan PGAL (fosfogliseraldehida). Untuk setiap 6 molekul karbon dioksida yang diikat akan dihasilkan 12 PGAL.•Dari 12 PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadi RuBP, dan seterusnya RuBP akan mengikat CO2 yang baru.•Dua PGAL lainnya akan berkondensasi menjadi glukosa-6-fosfat. Glukosa-6-fosfat menjadi bahan baku untuk sukrosa atau tepung pati (amilum).

Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Protein, dan Lemak