Apakah Metabolisme Itu?
Metabolisme: Keseluruhan proses perubahan reaksi biokimia
yang berlangsung di dalam tubuh atau bagian tubuh makhluk hidup.
Metabolisme terbagi menjadi dua macam, yaitu:
Anabolisme: proses penyusunan senyawa kimia sederhana
menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Prosesnya memerlukan energi.
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 ATP: molekul nukleotida berenergi tinggi yang tersusun atas gula pentosa,
basa nitrogen, dan mengikat tiga gugus fosfat.
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+.
Kerja Enzim
Teori kunci-gembok (lock and key hypothesis)
Cara Kerjanya : Substrat selalu memiliki bentuk yang sesuai
dengan situs aktif.
Teori ketepatan induksi (inducedfit)
Cara Kerjanya : Substrat tidak selalu memiliki bentuk yang
sesuai dengan situs aktif. Jadi, substrat menginduksi situs aktif dari enzim.
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 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 30− −− −37°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
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
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.
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
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:
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/pembawa sementara ion H )
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),
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.
Glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif ( Pembentukan Acetil Ko-A)
Reaksi transisi prasarat untuk masuk pada Siklus Krebs
Tempat berlangsungnya: dimatriks mitokondria
Hasil Akhir: 2 molekul Acetil Ko-A, 2 molekul Hasil Akhir: 2
molekul Acetil Ko-A, 2 molekul NADH, dan melepaskan 2 molekul CO2.
Pada reaksi tahap ini tidak dihasilkan ATP sebagai Energi
kimia siap pakai dalam sel.
Daur Krebs
pembongkaran asam piruvat secara aerob menjadi CO2dan H2O
serta energi kimia
Tempat berlangsungnya: dimatriks mitokondria
Hasil Akhir: 6molekul NADH, 2 molekul FADH2, 2 molekul ATP,
dan 4molekul CO
Sebelum masuk daur Krebs, piruvat diubah menjadi suatu
asetil- koenzim A (asetil KoA) melalui reaksi transisi dalam matriks.
Transpor Elektron
Reaksinya 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
TOTAL ENERGI YANG DIHASILKAN
TAHAPAN TEMPAT BERLANGSUNG DAN PROSES
PRODUK YANG DIHASILKAN
GLIKOLISIS SITOPLASMA (Pemecahan glukosa 6 C menjadi 3 C)
1.2 MOL ASAM PIRUVAT 2.2 ATP 3.2 NADH
DEKARBOKSILASI (REAKSITRANSISI)
MATRIKS MITOKONDRIA (PembentukanacetilKo-A
1.2 MOL ACETIL KO-A 2.2 NADH (REAKSI TRANSISI)(Pembentukan acetil
Ko-A dari 3 C menjadi 2 C)
2.2 NADH
3.2 CO2 SIKLUS KREBS MATRIKS MITOKONDRIA (Perubahan as.oxalo
asetat- as.sitrat dari 2 C menjadi 1 C yaitu CO2) 1.4 CO2 2.6 NADH 3.2 FADH 4.2
ATP TRANSPORT ELEKTRON KRISTA MITOKONDRIA (Pemindahan elektronH+ menjadi ATP
melalui sistem sitochrom enzim) 1.6 H2O 2.34 ATP
Respirasi Anaerob atau Fermentasi
·
Fermentasi Alkohol
·
Fermentasi Asam Laktat
·
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 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. klorofil a
2. klorofil b
3. karotenoid (karoten dan xantofil)
4. akseptor elektron. Hasil utama fotosintesis: gula sederhana (glukosa).
Reaksi kimia fotosintesis:
fotosintesis berlangsung dalam dua tahap:
reaksi fotokimia atau
reaksi terang
•menggunakan energi cahaya
•berlangsung di dalam membran tilakoid tilakoid
•menghasilkan senyawa ATP dan NADPH
reaksi termokimia atau reaksi gelap
•tidak menggunakan energi cahaya
•berlangsung di dalam stroma
•menghasilkan glukosa
Reaksi Terang
Terjadi tiga proses di dalam membran tilakoid:
1.pigmen fotosintesis menyerap energi cahaya dan melepaskan
elektron yang akan masuk ke sistem transpor elektron.
2.molekul air pecah, ATP dan NADPH terbentuk, serta oksigen
dilepaskan.
3.pigmen fotosintesis
yang melepaskan elektron menerima kembali elektron.
Sistem transpor elektron nonsiklik
Reaksi Gelap
Ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson (Siklus
Calvin-Benson)
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
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).
