proses metabolisme organisme
Post on 08-Feb-2016
193 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PROSES Metabolisme ORGANISME
KOMPETENSI DASAR :
Enzim dan Fungsinya
Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme Lipid (Lemak)
Metabolisme Protein
Pengertian Metabolisme :
metabolisme merupakan totalitas proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala
aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan
melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar
proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan
kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme.
Metabolisme dibedakan atas anabolisme dan katabolisme :
1. Anabolisme
Anabolisme adalah proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawa-senyawa
organik. Dalam anabolisme terjadi reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-
molekul sederhana menjadi molekul kompleks.
2. Katabolisme
Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa
organik melalui proses respirasi ataupun fermentasi. Dalam katabolisme terjadi reaksi
penguraian senyawa kompleks menjadi molekul sederhana. Semua reaksi yang terjadi dikatalis
oleh enzim, baik reaksi yang sederhana maupun reaksi yang rumit. Kedua proses metabolisme
diatas diperlukan oleh setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Proses metabolisme
ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh
enzim. Pada senyawa organik, penentu proses reaksi kimia disebut promoter dan penentu
percepatan reaksi kimia disebut katalis. Metabolisme juga berperan mengubah zat beracun
menjadi senyawa yang tidak beracun dan dapat dikeluarkan dari tubuh. Umumnya hasil akhir
anabolisme merupakan senyawa pemula untuk proses katabolisme, begitu pula sebalinya.
Sebagian besar proses metabolisme terjadi didalam sel. Proses metabolisme memungkinkan
organisme untuk tumbuh dan berkembang biak, menjaga struktur mereka, dan memberi respon
pada lingkungan.
Keterkaitan antara Anabolisme dan katabolisme
Karbohidrat menjadi salah satu komponen makanan yang kompleks. Komponen inilah
yang menjadi salah satu bahan dalam proses metabolisme. Karbohidrat merupakan senyawa yang
terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Senyawa biologis ini hanya terdapat dalam
jumlah 1% dari keseluruhan tubuh manusia, diolah dalam tubuh sebagai bahan makanan,
dicadangkan dalam bentuk glikogen dan digunakan sebagai bahan bakar sel, juga dibutuhkan
dalam pembentukan tulang rawan. Sumber karbohidrat yang paling banyak berasal dari
tumbuhan.
Dalam proses untuk menghasilkan energi, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan
masuk ke dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, terkonversi menjadi glukosa untuk
kemudian diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh.
Molekul glukosa hasil konversi berbagai macam jenis karbohidrat inilah yang kemudian akan
berfungsi sebagai dasar pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui berbagai tahapan dalam
proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi
CO2 & H2O dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme
glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi
ketersediaan energi. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak
hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh,
namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk
juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai
cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah
satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk
membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan sistem pusat syaraf.
Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme
1. ATP
merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat
tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan
pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.
Reaksi metabolisme merupakan
reaksi enzymatis yang melibatkan
enzim
2. Enzim
adalah biokatalisator organik yang
dihasilkan organisme hidup di dalam
protoplasma, yang terdiri atas protein
atau suatu senyawa yang berikatan
dengan protein. Enzim mempunyai
dua fungsi pokok sebagai berikut.
1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.
2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.
Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam
lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas,
diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif.
Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila
enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat
digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu
apoenzim dan koenzim.
Kerja Enzim
ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:
1. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key)
Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak
kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut:
1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat
2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi
3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah
b. Hipothesis Koshland :
1. Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel daripada
hypothesis Fischer.
2. Terjadi interaksi dinamis antara enzim dan substrat
3. Jika substrat berkombinasi dengan enzim, akan terjadi perubahan dalam struktur
(konformasi) sisi aktif enzim sehingga fungsi enzim berlangsung efektif.
4. Struktur molekul substrat juga berubah selama diinduksi sehingga kompleks enzim-
substrat lebih berfungsi.
Inhibitor
Merupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible.
Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif.
a. Inhibitor kompetitif
Menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing
dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat
kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.
Inhibitor kompetitif misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk
berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli
suksinat.
b. Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan
berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim
sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin
menghambat kerja enzim penyusun konsentrasi substrat. dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat
reversible.
d. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim
Konsentrasi substrat
Konsentrasi enzim
Suhu
pH
Aktivator dan inhibitor
I. KATABOLISME
1. Respirasi merupakan contoh peristiwa Katabolisme.
Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi
bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup. Produk antara pada respirasi sel dipakai
sebagai bahan dasar untuk metabolisme.
Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan :
a. Respirasi aerob : respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen merupakan penerima
hidrogen terakhir.
b. Respirasi anaerob : respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Sebagai penerima
hidrogen terakhir bukan oksigen,tetapi senyawa lain seperti asam pyruvat, dan asetaldehid.
Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui 4 tahap, yaitu :
Glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
Daur Krebs, dan
Sistem Transfer Elektron
Glikolisis :
Berlangsung di sitoplasma
Berlangsung secara anaerob
Mengubah satu molekul glukosa ( 6C ) menjadi dua molekul asam piruvat ( 3C )
Untuk setiap molekul glukosa dihasilkan energi 2 ATP dan 2 NADH
Dikenal sebagai Reaksi Embden dan Meyerhoff
Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat :
Berlangsung pada matriks mitokondria
Mengubah asam piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)
Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa
Siklus Krebs :
Berlangsung pada matriks mitokondria
Mengubah Asetil-KoA (2C) menjadi CO2 (senyawa berkarbon 1)
Untuk setiap molekul Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 2 NADH
Rantai Pengangkutan Elektron ;
NADH2 dan FADH2 merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen
Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH2 dan FADH2 yang dihasilkan pada proses
glikolisis, dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan daur Krebs dilepaskan ke Oksigen
(sebagai penerima hidrogen terakhir) untuk membentuk H2O dengan melepas energi
secara bertahap.
Satu molekul NADH2 akan menghasilkan 3 ATP, sedang satu molekul
FADH2menghasilkan 2 ATP.
Glikolisis :
Alternatif 1 : Bila tidak tersedia cukup oksigen, akan berlangsung respirasi anaerob /
fermentasi, seperti pada diagram/skema di bawah ini :
ALTERNATIF 2 : Jika tersedia Oksigen, asam piruvat akan memasuki Siklus Krebs dan
Sistem Transpor Elektron :
Substrat untuk respirasi tidak selalu dalam bentuk karbohidrat, tetapi bisa juga berupa protein
atau lemak. Perhatikan skema hubungan antara berbagai substrat tersebut dalam proses respirasi
aerob di bawah ini :
II. ANABOLISME
A. Fotosintesis merupakan salah satu contoh dari Anabolisme
Fotosintesis terjadi pada tumbuh-tumbuhan yang berklorofil. Fotosintesis merupakan
proses penyusunan zat organik dari zat-zat anorganik dengan menggunakan energi dari cahaya.
Zat organik yang terbentuk dalam proses fotosintesis berupa karbohidrat, dimana karbohidrat
tersebut dapat digunakan untuk membentuk zat-zat lain seperti protein dan lemak.
Reaksi umum dari fotosintesis dapat dituliskan sebagai :
cahaya
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
klorofil
1. Komponen-komponen Esensial Fotosintesis :
Komponen yang mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis adalah bahan baku (CO2 dan H2O),
energi berupa cahaya, pigmen, molekul carrier enzim dan suhu yang tepat. Jika salah satu dari
komponen tersebut tidak ada, fotosintesis tidak dapat berlangsung, sehingga komponen tersebut
disebut komponen esensial.
a). Bahan Baku
CO2 dari udara masuk melalui stomata ke dalam jaringan spons daun dan segera dipergunakan
untuk proses fotosintesis. Air (H2O) merupakan bahan baku lain yang diperoleh dari lingkungan.
Pada tumbuhan tinggi, H2O diabsorbsi oleh akar dan diangkut ke daun melalui berbagai sel dan
jaringan.
b). Cahaya Energi yang dipergunakan dalam fotosintesis adalah energi cahaya. Dari berbagai
penelitian diketahui bahwa energi dari cahaya matahari yang dipergunakan untuk fotosintesis
hanya 2% saja. Selebihnya dipantulkan, ditransmisikan atau diabsorbsi senagai panas. Panjang
gelombang dari berbagai spektrum sinar matahari tidak sama. Makin besar panjang gelombang,
makin kecil energi yang dikandungnya. Gelombang cahaya dari yang terpanjang hingga
terpendek adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Dalam berbagai percobaan
yang menggunakan obyek Chlorella, ternyata spektrum cahaya yang palig banyak diserap
klorofil untuk proses fotosintesis adalah spektrum merah dan biru ungu (nila).
c). Pigmen Dengan adanya sistem pigmen, tumbuhan hijau dapat mengabsorbsi energi cahaya
dan menggunakan cahaya ini untuk menghasilkan gula. Klorofil merupakan pigmen terpenting
dari tumbuhan yang melakukan fotosintesis
Ada bermacam-macam klorofil, yaitu klorofil a, b, c dan e. Klorofil a dan b terdapat pada
kloroplas tumbuhan tinggi, sedangkan klorofil yang lain terdapat pada jenis alga tertentu.
d). Suhu Aktivitas fotosintesis dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Fotosintesis umumnya
berlangsung pada suhu antara 5 – 40o C. Kecepatan fotosintesis bertambah sampai maksimal
pada suhu 35o C dan setelah itu kecepatannya turun tajam. Penurunan ini dimungkinkan karena
enzim menjadi kurang aktif.
e). Molekul Carrier dan Enzim Pada kloroplas, selain dari pigmen terdapat pula berbagai
molekul carrier yang berfungsi dalam transfer atom hidrogen, elektron dan transfer energi.
Selain itu, pada kloroplas pun terdapat bermacam-macam enzim untuk reaksi kimia fotosintesis.
2. KEMOSINTESIS
Kemosintesis terjadi pada beberapa jenis bakteri yang menggunakan energi dari reaksi kimia
anorganik sederhana untuk sintesa karbohidrat, dan menggunakan energi kimia dari luar tubuh.
Sumber karbon untuk kemosintesis berasal dari CO2.
Bahan baku anorganik adalah air dan karbon dioksida.
Sumber energi dari reaksi kimia (bukan dari cahaya).
Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan;
Seperti : hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi, amonia dan nitrit.
Beberapa organisme yang melakukan kemosintesis :
1. Bakteri sulfur tidak berpigmen yang mengoksidasi sulfida menjadi sulfat :
Menyerap (H2S) maupun S2 dari lingkungan
Kedua senyawa tsb bergabung dengan oksigen dan menghasilkan energi yang digunakan
untuk membuat Karbohidrat
Hasil samping berupa S2, bila bahan asalnya H2S dan ion sulfat (SO42-) bila asalnya S2
2. Bakteri besi yang mengoksidasi ferrohidroksida menjadi ferrihidroksida.
Hidup di air tawar atau air asin yang mengandung senyawa besi terlarut.
Bakteri menyerap senyawa besi terlarut dan menggabungkannya dengan oksigen
sehingga menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan energi.
3. Bakteri Nitrifikasi
Tipe bakteri yang menggunakan amonia dan melepaskan ion nitrit.
Contoh :Nitrosomonas
Tipe bakteri yang menggunakan ion nitrit dan melepaskan ion nitrat : Nitrobakter
PERBANDINGAN ANTARA FOTOSINTESIS DAN KEMOSINTESIS
Organisme Type prosesBahan yang
dipakaiSumber energi Hasil
Tumbuhan hijau Fotosintesis CO2 , H2OCahaya yang diabsorbsi
klorofil
Gula, H2O,
O2
Bakteri belerang hijau Fotosintesis CO2 , H2SCahaya yang diabsorbsi
klorofil bakteri
Gula,
H2O , S
Bakteri belerang ungu Fotosintesis CO2 , H2S, H2OCahaya yang diserap
bakteriopurpurin
Gula,
H2SO4
Bakteri NitrifikasiKemosintesi
sCO2 , H2O
Oksidasi ammonia menjadi
nitrit
Gula, H2O,
O2
Bakteri NitrifikasiKemosintesi
sCO2 , H2O Oksidasi nitrit menjadi nitrat
Gula, H2O,
O2
Bakteri belerang tak
berwarna
Kemosintesi
sCO2 , H2O Oksidasi H2S menjadi sulfat
Gula, H2O,
O2
Bakteri besiKemosintesi
sCO2 , H2O Oksidasi ferro menjadi ferri
Gula, H2O,
O2
3. Sintesis Lemak
Terjadi di sitosol
Lemak atau lipida adalah senyawa yang terdiri atas satu molekul gliserol (R–OH) dan
tiga molekul asam lemak ( R-COOH)
Lemak penting sebagai komponen structural sel, khususnya membrane sel dan sebagai
bahan baker biologis. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, lemak dapat diperoleh dari
makanan dan dapat pula disintesis di dalam tubuh. Di dalam tubuh, lemak dapat disintesis
dari produk antara (intermediate product) pada proses respirasi, seperti PGAL dan asetil
KoA.
Baik tumbuhan maupun hewan dapat mensintesis lemak dari karbohidrat, melalui tahap-
tahap :
1. Sintesis gliserol [ C3H5(OH)3 ]
2. Sintesis asam lemak
3. Penggabungan asam lemak dan gliserol.
4. Sintesis Protein
Terjadi di ribosom
Unit penyusunnya adalah asam amino
Protein merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida
Ikatan peptida adalah ikatan yang meng-hubungkan antara gugus amine dari satu asam
amino dengan gugus karboksil dari asam amino yang lain.
ASAM AMINO ESSENSIAL
Yaitu asam amino yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh;
Yang termasuk ke dalam golongan ini :
Arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin
ASAM AMINO NON ESENSIAL
Yaitu asam amino yang dapat dibentuk oleh tubuh melalui senyawa antara respirasi.
Yang termasuk golongan ini :
Alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin dan
tirosin
Klasifikasi protein berdasar fungsi biologinya
Enzim, menkatalisis reaksi-reaksi biokimia
Protein cadangan, disimpan sebagai cadangan makanan
Protein transpor, mentranspor zat/unsur tertentu
Protein kontraktil pada jaringan tertentu
Protein pelindung, misalnya antibodi
Toksin, merupakan racun
Hormon,mengatur proses-proses hidup
Protein struktural, penyusun struktur sel, jaringan, dan tubuh.
top related