“Metabolisme”

Enzim

• Definisi enzim

• Komponen enzim

• Sifat enzim

• Ciri-ciri enzim

• Cara kerja enzim

• Faktor yang mempengaruhi

Definisi Enzim - Enzim menurut Eduard dan Han Buchner

senyawa organik tersusun atas protein,

berperan sbg biokatalisator dlm

peristiwa metabolisme.

- Enzim intraseluler : bekerja di dlm sel

- Enzim ekstraseluler : dibuat didlm sel tapi dipakai di luar sel

• Enzim

~ protein yang katalis dlm tubuh makhluk

hidup, mk enzim disebut biokatalisator.

- Substrat : molekul yang dikatalis oleh

enzim

- Produk : molekul yang dihasilkan

# Enzim intraseluler : bekerja di dlm sel

Contoh : katalase

fungsi memecah senyawa berbahaya seperti H2O2(Hidrogen peroksida) yg terbentuk dalam sel sbg hasil samping reaksi2 kimia dalam sel hati. Enzim katalase menguraikan hidrogen peroksida menjadi zat-zat yang tidak merugikan.

# Enzim ekstraseluler : dibuat didlm sel tapi dipakai di luar sel.

Contoh : enzim2 pencernaan seperti amilase (memecah amilum menjadi maltosa).

Komponen enzim • PROTEIN (Apoenzim)

• Non PROTEIN (kofaktor)

~ ion anorganik

~ ion organik (koenzim)

• Enzim + kofaktor = holoenzim

(enzim yang lengkap).

• Holoenzim :

a. Apoenzim (protein) : asam2

amino bersifat labil (mudah

berubah), terpengaruh suhu dan

keasaman.

b. Gugus Prostetik (bukan protein)

: gugusan yang aktif.

Kofaktor pembantu aktivitas enzim : 1. Ion-ion anorganik membuat fungsi enzim lebih efektif. Contoh: amilase dlm saliva bekerja lebih baik dg adanya ion Cl dan Ca

2. Gugus prostetik ~ memberi kekuatan tambahan kerja enzim. ~ Contoh : heme, molekul berbtk cincin pipih mengandung Fe

3. Koenzim molekul organik non-protein terikat renggang dg enzim. Fungsi : memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari

satu enzim ke enzim yana lain. Contoh koenzim : NAD+ (merupakan koenzim yang sangat penting dalam respirasi seluler.

Sifat enzim

• Selektif : hanya jenis zat tertentu yang

dapat dikerjakan.

• Spesifik : hanya jenis reaksi tertentu

yang dapat dikerjakan.

• Efisien : menurunkan energi aktivasi.

Ciri-ciri enzim

1. Protein : menggumpal pd suhu tinggi dan tak terpengaruh pH2. Biokatalisator : mempercepat reaksi kimia ttp tidak berubah setelah reaksi selesai3. Mempercepat reaksi kimia : menurunkan energi aktivasi, yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi4. Tidak mengubah keseimbangan reaksi5. Bekerja spesifik : satu substrat satu enzim

6. Memiliki sisi aktif / katalistik : bagian enzim

tempat substrat berkombinasi

7. Dapat digunakan berulang kali karena

enzim tidak berubah saat terjadi reaksi

8. Rusak oleh panas (denaturasi)

9. Bekerja secara bolak balik.

10. Diperlukan dalam jumlah sedikit.

Penamaan enzim

• Enzim diberi nama sesuai dengan substratnya dan diberi akhiran –ase

• Contoh :- Enzim Selulase : menguraikan selulosa

- Enzim Lipase : menguraikan Lipid / lemak

- Enzim Protease : menguraikan protein

- Enzim Maltase : menguraikan maltosa

Cara kerja enzim

1. Teori gembok dan anak kunci

Sisi aktif enzim memiliki btk t3 yg sesuai u/ satu jenis substrat saja shg seperti gembok dan anak kunci.

2. Teori induced fit

Sisi aktif enzim lebih fleksibel, ikatan antara enzim dan substratnya dpt

berubah menyesuaikan substratnya.

Faktor yang mempengaruhi

• Suhu optimum : sekitar 300C - 400C • pH• Hasil akhir : bila menumpuk menghambat

kerja enzim • Inhibitor dan aktivaktor • Kadar air turun maka kerja enzim

terhambat • Jumlah enzim yang banyak menyebabkan

makin cepat

Macam inhibitor 1. Kompetitif

Tempatnya di sisi aktif enzim, bersifat reversibel, dapat dihilangkan dengan menambah substratnya. Pada penghambatan ini substrat masih dapat berkaitan dengan kompleks enzim inhibitor.

2. Non Kompetitif

Tempatnya selain di sisi aktif enzim, bersifat reversibel, tidak dapat dihilangkan.Pada penghambatan ini, substrat sudah tidak dapat berkaitan dengan kompleks enzim-inhibitor karena sisi aktif enzim berubah.

3. Unkompetitif

Tempatnya di sisi aktif enzim, bersifat irreversibel, tidak dapat lepas dari ikatan.

Metabolisme

• Yaitu keseluruhan reaksi yang terjadi dalam tubuh organisme.

• Macam

~ katabolisme

~ anabolisme.

Katabolisme

• Penguraian senyawa kompleks menjadi lebih sederhana.

• Menghasilkan panas/ energi.

• Bahan baku untuk proses respirasi sel adalah karbohidrat, lemak, dan protein.

• Hasil respirasi : CO2, H2O, E (ATP)

• Contoh : respirasi aerobrespirasi aerob dan anaerob

Katabolisme Karbohidrat

• Katabolisme karbohidrat

polisakarida monosakarida

pemakaian glukosa proses respirasi

menghasilkan ATP

Anabolisme

• Penyusunan senyawa yang sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks.

• Membutuhkan energi baik energi panas, cahaya maupun kimia.

• Fotosintesis : anabolisme menggunakan

energi cahaya

• Kemosintesis : anabolisme menggunakan

energi kimia

Pemecahan Polisakarida menjadi Monosakarida

Pati

Ptialin (saliva)Amilase (pankreas)

Maltosa & polimer glukosa Laktosa Sukrosa

Maltase & α-dekstrinase Laktase Sukrase(usus) (usus) (usus)

Glukosa Glukosa & galaktosa Glukosa & fruktosa

Pemakaian Glukosa (mosakarida) dalam Respirasi Sel

• Glukosa dipecah dlm saluran pencernaan, digunakan sbg substrat dlm proses respirasi.

• Terdapat dua jenis respirasi:– Respirasi aerob peristiwa pembakaran zat yg

melibatkan O2 dalam pernapasan.

– Respirasi aerob terbagi tiga tahap: glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron.

– Reaksi yang terjadi pada respirasi aerob:

C6H1206 + 602 6CO2 + 6H2O + 36 ATP

Respirasi Aerob

1. Glikolisis

2. Daur Kreb’s

3. Transpor elektron

Gambar Proses Aerob

Glikolisis (jalur embden-Meyerhoff)

• Terjadi di sitosol.

• Tidak butuh O2

• Hasil : ~ 4 ATP(tapi dipakai 2 ATP u/ reaksi kimia endergonik)

~ 2 molekul asam piruvat

~ 2 NADH

Glikolisis

Daur Kreb’s (jalur asam sitrat)

• Terjadi di dalam matriks mitokondria.

• Tidak Membutuhkan O2

• Hasil : 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2

Daur Kreb’s

ENZIM GLIKOLISISNo Enzim Peranan (mengubah)

1 Fosforilase Amilum glukosa 1 P

2 Amilase Amilum d-glukosa

3 Invertase Sukrosa d-fruktosa

4 β fruktofuranosidase

Fruktan d-fruktosa

5 Fosfoglukomutase Glukosa 1P glukosa 6P

6 heksokinase D-glukosa glukosa 6P

7 Fruktokinase D-fruktosa

8 Fosfoheksosa isomerase

Glukosa 6P

9 Fosfofruktokinase Fruktosa 6P

10 Aldolase Fruktosa 1,6 P

11 Isomerase PGAL

12 3 PGAL dehidrogenase

3PGAL

13 Fosfogliserokinase 1,3 PGA

14 Fosfogliserol mutase

3 PGA

15 Enolase 2 PGA

16 Piruvat kinase PEP

Transpor Elektron

• Butuh : O2

• Terjadi di dalam krista (membran dalam) mitokondria.

• Hasil : 34 ATP

• Molekul yang berperan : NADH, FAD, O2, enzim sitokrom a, a3, b3, c, c3

Gambar Transpor Elektron

Respirasi Anaerob (proses fermentasi)

• Tidak butuh O2 sbg penerima elektron akhir saat pbtk ATP.

• Substrat : glukosa • Terjadi pada :

~ jaringan kekurangan O2

~ akar tumbuhan yang terpendam dalam air

~ biji yang berkulit tebal

~ sel ragi

~ bakteri aerob.

Fermentasi Beberapa organisme yang melakukan

fermentasi di antaranya adalah bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makanan yang di awetkan, atau tempat” lain yang tidak mengandung oksigen. Beberapa organisme dapat menggunakan oksigen untuk respirasi, tetapi dapat juga melakukan fermentasi.

Seperti pada respirasi aerob, glukosa merupakan substrat pada tahap awal fermentasi. Glukosa dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan terbentuk 2 ATP. (Fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.)

Macam fermentasi

• asam cuka

• alkohol

• asam laktat.

Fermentasi Asam Laktat

• Diawali dg proses glikolisis krn persediaan O2 kurang maka tidak dapat lanjut ke daur Kreb’s dan transpor elektron.

• Bahan : asam piruvat.

• Produk : asam laktat.

• Mikroorganisme : Lactobacillus

• Contoh: susu, yoghurt , dll

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi Alkohol

• Bahan : Asam piruvat.

• Produk : Alkohol.

• Mikroorganisme : Saccharomyces tuac

S. Ellipsodies

S. cervisiae

• Contoh : tapai, bir, tuac.

Fermentasi

Alkohol

Fermentasi Asam Cuka

• Butuh : O2

• Bahan : etanol.

• Produk : asam cuka.

• Mikroorganisme : Acetobacter

• Energi yang dihasilkan paling besar dp fermentasi alkohol dan asam laktat.

• Contoh : asam cuka.

Perbandingan Energi antara Respirasi Aerob dan Fermentasi

• Jika dibandingkan energi yang diperoleh dari respirasi aerob dg fermentasi, respirasi aerob menghasilkan energi yang lebih besar.

• ATP respirasi aerob adalah 36 ATP untuk oksidasi satu molekul glukosa.

• Fermentasi hanya 2 ATP.

• Jadi energi respirasi aerob adalah 18x lipat lebih tinggi dibandingkan energi fermentasi.

Fotosintesis

• Peristiwa penyusunan zat organik dari zat anorganik dengan bantuan sinar matahari.

• Dipengaruhi oleh faktor hereditas dan lingkungan.

• Dibagi 2 reaksi gelap dan reaksi terangreaksi terang.

Tempat terjadinya fotosintesis

• Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas.

• Kloroplas : organel plastida mengandung pigmen hijau daun (klorofil).

• Di dalam kloroplas terdapat klorofil pada protein integral membran tilakoid.

Bagian2 kloroplas :• Stroma : struktur kosong di dalam kloroplas.

Tempat glukosa tbtk dari CO2 dan

H2O• Tilakoid : struktur cakram yang tbtk dari pelipatan membran dalam kloroplas. Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.• Grana : merupakan satu tumpuk tilakoid

Reaksi Terang - Awal dari tahap fotosintesis. Ada 3 proses, yaitu:

1.Pigmen fotosintesis menyerap energi cahaya dan melepaskan elektron yang akan masuk ke sistem transpor elektron.

2. Molekul air pecah, ATP dan NADH terbentuk dan O2 dilepaskan.

3. Pigmen fotosintesis yang melepaskan elektron menerima kembali elektron sebagai gantinya.

Penyerapan energi cahaya

Beratus-ratus molekul pigmen fotosintesis dalam fotosistem melekat pada membran tilakoid. Pigmen memperoleh energi dari cahaya yang diserap. Energi itu akan mendorong elektron dari pigmen fotosintesis sambil melepaskan energi eksitasi. Setelah itu pigmen tersebut akan diacak dan akan sampai ke klorofil A yang merupakan pusat reaksi bagi fotosistem. Pusat reaksi akan memberikan elektron ke sistem transpor elektron.Setelah itu energi akan dilepaskan pada sistem transpor elektron.Energi itu akan digunakan untuk pembentukan ATP dan NADPH

Reaksi

Terang

Gambar Reaksi

Terang - Gelap

Transpor Siklik

• Perlu fotosistem 1.

• Terjadi di bakteri dan organisme fotoautotrof.

• Cahaya digunakan untuk membawa elektron dari fotosistem 1 menuju transpor elektron kemudian kembali ke fotosistem1.

Gambar Transpor

Siklik

Transpor Non siklik

• Terjadi di aliran elektron dari air ke fotosistem 2 melalui sistem transpor menuju ke fotosistem1.

Transpor Non Siklik

Fotosistem 1 dan Fotosistem 2Ada 2 fotosistem yaitu fotosostem I (P700)

dan fotosistem II (P680). Pada jalur siklik memerlukan Fotosistem I. Pada jalur non siklik terjadi aliran elektron dari air ke fotosistem II. Kemudian melalui sistem transpor, elektron akan diberikan ke NADP, hal ini ditandai dengan penyerapan energi pada P680 yang digunakan untuk melepaskan elektron. Fotosisten II memacu terjadinya fotolisis yang merupakan reaksi pecahnya molekul air menjadi oksigen.Pembentukan ATP terjadi pada protein yang disebut protein Sintase.

Reaksi Gelap (reaksi Calvin Benson)

• Tidak butuh cahaya matahari.

• Terjadi di stroma.

• Hasil : PGAL.

• Ada 3 fase yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

Reaksi Gelap

- Berlangsung jika ada ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap memerlukan ATP, Hidrogen, dan elektron dari NADPH, Karbon, dan Oksigen, dan RUBP

- Karbon dioksida diikat oleh RUBP

- Masing-masing PGA menerima gugus fosfat dan dari ATP

- Untuk molekul karbon dioksida akan menghasilkan 12 PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadi RUBP dan akan mengikat CO2 yang baru 2 PGAL lainnya akan menjadi glukosa 6 fosfat

Hubungan antara reaksi terang dan reaksi gelap

Sel-sel fotosintesis mengubah glukosa terfosforirasi menjadi sukrosa pada siang hari.

Pada malam hari sel-sel fotosintesis mengubah pati menjadi sukrosa untuk diangkut ke sel-sel tumbuhan di daun, batang, dan akar.

Percobaan Fotosintesis

1. Jan Ingenhousz

- Percobaan : Hydrillia dimasukkan dalam corong tabung reaksi diletakkan ditempat yang terkena cahaya.

- Hasil : O2.

- Kesimpulan : Fotosintesis menghasilkan O2.

2. T.W. Engelmann

- Percobaan : Spirogyra diberi cahaya.

- Hasil : bakteri aerob berkumpul disekitar spirogyra.

- Kesimpulan : Fotosintesis menghasilkan O2.

3. Sachs

- Percobaan : Daun ditutup oleh kertas timah, lalu dimasukkan dalam air panas, kemudian dimasukkan dalam alkohol panas, ditetesi iodin.

- Hasil : bagian daun yang tertutup akan berwarna hijau

- Kesimpulan : fotosintesis menghasilkan amilum.

Kemosintesis

• Penyusunan zat organik dengan bantuan reaksi kimia.

• Dilakukan oleh bakteri kemoautotrof :

bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi.