Metabolisme (Full Pict)

Oleh asd

Kamis, 03 September 2015

Bagikan :

Tweet

Selamat pagi para sahabat Ylianistic. Maaf nih admin jarang update soalnya, disekolah admin juga banyak tugas. Bagaimana kabar kalian semua?? admin harap baik - baik semua yah. Masih semangat buat belajar dan sekolah kan? Harus semangat yah, Impian kalian besar, usaha kalian juga harus beeeesssaaarrr dan maksimal yah. Kalau udah gagal nanti nyesel loh, penyesalan datengnya akhir - akhir, kalau datang di awal namanya pendaftaran yah hehehe

Ok, kali ini admin akan sedikit berbagai (lagi) dengan pokok bahasan Pelajaran Biologi. Untuk postingan kali ini, kita akan membahas tentang Metabolisme. Kalian udah tahu tentang Metabolisme belum?? Secara garis besar Metabolisme adalah :


Metabolisme (bahasa Yunani: μεταβολισμος, metabolismos, perubahan) adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular.
Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik,

• katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi
• anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh

Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis.
Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika.
Sumber : wiki

 Unuk kita belajar bareng - barengtuk lebih lengkapnya yuk

METABOLISME

-          Energi Aktivasi : energi minimum yg diperlukan suatu substrat untuk bereaksi.

-          ATP (Adenosin Trifosfat) dan Enzim adalah molekul berenergi yg dapat mempercepat (mengkatalisasi) terjadinya reaksi kimia dalam tubuh

-          Metabolisme berasal dari kata Metabole yg artinya perubahan.

-          Perubahan yg pertama : berubah menjadi Kompleks disebut Anabolisme (biosintesis), Asimilasi, Sintesis

-          Perubahan yg kedua : berubah menjadi sederhana disebut Katabolisme, Disimilasi

1.      Molekul Energi

-          ATP adalah sumber energy yg meiliki 3 gugus fosfat

-          1 mol ATP menghasilkan 7,3 kkal

-          ATP erdiri dari gugus Adenin yg mengandung Nitrogen, Ribosa, 5 molekul karbon gula, 3 molekul fosfat.

-          Untuk menghasilkan energi, ATP mengalami fosforilasi yang dibantu oleh enzim fosforilase menjadi ADP (Adenosin difosfat)

-          Dalam proses transfer energi, terdapat beberapa jenis molekul energi lainnya yg berperan sebagai molekul penyimpan energi, yakni NADH2, FADH, dan ATP.

-          NADH setara dengan 3 ATP dan FADH setara dengan 2 ATP

2.      Enzim

-          Enzim merupakan protein pengkatalis / katalisator reaksi kimia

-          Enzim sering disebut Biokatalisator (karena katalisatr dalam system biologi)

-          Enzim : zat kimia yg mempercepat laju tanpa mengubah struktur enzim itu sendiri dan tidak mempengaruhi hasil akhir reaksi

-          Tanpa enzim, reaksi kimia pada jalus metabolism akan terhenti

a.      Struktur Enzim

-          Enzim memiliki sisi aktif, yakni bagian pada enzim yg berfungsi sebagai tempat menempelnya substrat

-          Enzim yg tersusun dari Protein sederhana jika diuraikan hanya tersusun atas asam amino saja (isal : pepsin, tripsin, kemotripsin)

-          Bagian utama enzim berupa protein yg disebut Apoenzim

-          Bagian enzim yg lain : materi – materi organic, gugus Prostetik

-          Kofaktor : molekul yg membantu kerja enzim menguatkan ikatan dengan substrat

Contoh : Fe²⁺, Cu²⁺, dan Mg²⁺

-          Koenzim : komponen kimia enzim yg tersusun atas molekul organik nonprotein yg terikat lemah oleh protein enzim

-          Koenzim membawa atom fungsional ketika enzim bereaksi

-          Holoenzim (Enzim lengkap) : ikatan antara Apoenzim dan Kofaktor

-          Apoenzim : komponen protein yg menyusun enzim (mudah mengalami Denaturasi)

-          Gugus Prostetik : komponen organik yg terikat kuat oleh protein enzim

-          Holoenzim terdiri dari atas komponen protein dan non protein

b.      Sifat Enzim

-          Enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi sehingga energy awal minimun untuk sebuah reaksi dapat diperkecil

-          Enzim bukanlah penambah energy awal dalam bereaksinya substrat, tetapi sebagai pengikat sementara sehingga reaksi dapat berlangsung pada keadaan dibawah energy aktivasinya sehingga reaksi berjalan lebih cepat

-          Enzim merupakan protein yg dapat terdenaturasi (struktur dan sifatnya berubah) yg disebabkan suhu, pH, logam berat.

-          Sifat – sifat enzim :

1.      Enzim bukan penyebab reaksi tetapi mempercepat reaksi

2.      Enzim tidak berubah secara permanen / habis reaksi, enzim yg sama dapat digunakan berulang – ulang

3.      Enzim yg sama dapat digunakan untuk reaksi kebalikannya (bersifat bolak – balik / Reversibel)

4.      Setiap jenis enzim hanya bekerja pada zat tertentu saja

5.      Bersifat Termolabil (dipengaruhi suhu), jika suhu terlalu tinggi enzim mengalami Denaturasi

6.      Enzim berupa Koloid karena merupakan suatu Protein

c.       Cara Kerja Enzim

-          Terdapat 2 teori yg menerangkan carakerja enzim : teori Lock and Key dan teori Induced Fit

-          Teori lock and key : mekanisme kerja enzim seperti kunci dengan anak kunci. Substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim. Jadi, sisi aktif enzim seolah-olah kunci dan substrat adalah anak kunci.

-          Teori Induced Fit : setiap molekul substrat memiliki permukaan yang hampir pas dengan permukaan sisi aktif enzim. Sisi aktif berssifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuakian bentuk substrat. Jika substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim, akan terbentuk kompleks enzim substrat yang pas

-          Sisi aktif : bagian enzim yg dapat berkaitan dengan Substrat

-          Sisi Alosterik : menyebabkan kerja enzim meningkat jika berkaitan dengan Akivator ataupun menurun jika berkaitan dengan Inhibitor (penghambat) 
(a) Teori Lock and Key

(b) Teori Induced Fit

d.      Penamaan Enzim

-          Disesuakian dengan substrat yg diuraikan lalu dibubuhi akhiran “ase”

e.       Jenis Enzim

-          Berdasarkan lokasi kerjanya, enzim dapat dibagi menjadi 2 jenis :

1.      Eksoenzim (enzim bekerja di luar sel)

2.      Endoenzim (enzim bekerja di dalam sel)

f.       Faktor yg Mempengaruhi Kerja Enzim

1.      Temperatur

-          Pada suhu tinggi enzim akan rusak (terdenaturasi)

-          Pada suhu rendah enzim berada kondisi Inaktif (tidak aktif) dan bekerja lagi ketika kenaikan suhu yg sesuai

-          Pada saat kerja optimal maka pada temperature tersebutlah Suhu Optimum

-          Enzimatis : kecepatan reaksi enzim

2.      pH (Derajat Kesamaan)

-          Perubahan pH lingkungan akan mengakibatkan terganggunya ikatan Hidrogen pada struktur Enzim dan mempengaruhi efektivitas sisi aktif enzim dalam membentuk Kompleks enzim-substrat

-          Jika pH tidak sesuai maka enzim bisa dalam kondisi Inaktif dan Denaturasi

3.      Konsentrasi Substrat dan Enzim

-          jumlah substrat terlalu banyak dan konsentrasi enzim yg terlalu sedikit akan menyebabkan reaksi tidak optimal

-          enzim akan jenuh jika sisi aktif semua enzim terpaikai, pada titik jenuh laju reaksi tidak akan meningkat

-          konsentrasi Enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi

-          kecepatan konstan apabila semua substrat sudah terikat oleh enzim

4.      Kofaktor (Zat Pengikat)

-          Membantu enzim untuk memperkuat ikatan substrat / kebutuhan unsur organic seperti karbon

-          Membantu juga dalam proses transfer elektron

5.      Inhibitor Enzim

-          Inhibitor : senyawa yg dapat mengganggu kerja enzim (inhibit = menghalangi) m isal Merkuri (Hg) dan Sianida

-          Inhibitor ada 2 macam :

1.      Inhibitor Reversibel

a.       Kompetitif (inhibitor akan bersaing dengan substrat untuk bergabung dengan sisi aktif enzim, struktur mirip dengan strktur substrat)

b.      Inhibitor Nonkompetitif (tedak bersaing untuk bergabung dengan enzim karena memiliki sisi ikatan yg berbeda, pengahmbat terikat pada sisi Alosterik sehingga sisi aktif enzim berubah)

c.       Ihibitor Umpan Balik (hasil akhir / produk suatu reaksi dapat menghambat bekerjanya enzim)

2.      Inhibitor Tidak Reversibel (Inhibitor bereaksi tidak reversible dengan bagian tertentu pada enzim, sehungga bentuk enzim berubah. Biasannya disebabka oleh proses Destrusi / modifikasi sebuah gugus enzim)

3.      Inhibitor Alosterik (penghambat beraitan pada sisi Alosterik dan mengakibatkan enzim berubah bentuk)

6.      Kadar Air

-          Rendahnya kadar air dapat menyebabkan enzim tidak aktif

Metabolisme Karboohidrat

-          Keseluruhan reaksi kimia di dalam tubuh organism yg melibatkan perubahan energy disebut Metabolisme

-          Katabolisme : pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yg sederhana untuk menghasilkan energi

-          Anabolisme : pembentukan senyawa kompleks dari unsur – unsur penyusunnya

-          Semua proses Anabolisme dan Katabolisme merupakan Reaksi Enzimatis (reaksi terjadi melalaui keterlibatan Enzim)

1.      Katabolisme karbohidrat

-          Katabolisme : pemecahan glukosa dan lemak atau bahan makanan lain yg menghasilkan eneri / panas (pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana)

-          Proses Katabolisme dibedakan menjadi 2 : Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob

-          Reaksi ini menghasilkan energi bebas sehingga disebut Reaksi Eksergonik

-          Energy bebas tersimpan dalam bentuk molekul pembawa energi antara lain ATP, NADPH (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Phosphat)

-          Berdasarkan perubahan energinya, reaksi kimia dibedakan menjadi : Reaksi Eksergonik (pelepasan energi) dan Reaksi Endergonik (penyerapan energi)

-          Katabolisme merupakan Reaksi Eksergonik

-          Anabolisme termasuk Reaksi Endergonik

-          Jika energy yg dilepas berupa panas disebut Reaksi Eksoterm

-          Jika energy yg digunakan dalam bentuk panas disebut Reaksi Endoterm

-          Respirasi adalah proses reduksi, oksidasi, dan dekomposisi baik menggunakan Oksigen maupun tidak, dalam prose situ dibebaskan sejumlah energy

-          Tenaga yg dibebaskan dalam respirasi berasal dari tenaga potensial kimia yg berupa ikatan kimia

-          Organel sel yg berfungsi dalam menjalankan tugas pembentukan energy (respirasi sel) adalah  Mitokondria dan sebagian lagi di Sitoplasma

-          Mitokondria mempunyai membrane ganda (luar dan dalam) serta ruangan Intermembran (antara membrane luar dan dalam).

-          Krista mmerupakan lipatan dari membrane dalam

-          Matriks : ruangan paling dalam pada Mitokondria yg berisi cairan seperti Gel 

a.       Respirasi Aerob 
-          Respirasi yg memerlukan Oksigen, terutama untuk penerima Elektron terakhir 
-          Respirasi bertujuan menghasilkan eneregi dari sumber nutrisi yg dimiliki

-          Respirasi erat kaitannya dengan pembakaran makanan menjadi energy

-          Berdasarkan Jalur reaksinya, Respirasi Aerob dibedakan menjadi 2 :

1.      Jalur Oksidasi langsung / Jalur Pentosa Fosfat (HMS = Hexose Monophosphat Shunt)

2.      Jalur krebs

-          Repirasi Aerob melalui Oksidasi langsung / Jalur Pentosa Fosfat (HMS = Hexose Monophospat Shunt) diawali dengan proses Fosforilasi Glukosa dengan fosfor yg berasal dari ATP sehingga terbentuk Glukosa-6-Fosfat

-          Selanjutnya Glukosa-6-Fosfat Dioksidasi dengan NADP terbentuk 6-Fosfoglukonat

-          Selanjutnya 6-Fosfoglukonat Didekarboksilasi dan dioksidasi dengan NADP sehingga terbentuk Ribulosa 5-Fosfat 
-          Pada daur HMS, setiap keluar 1 CO₂ akan dihasilkan 2 NADPH₂

-          Selanjutnya, NADPH₂ dioksidasi dalam sistem transpor elektron.

-          Pada daur HMS, dihasilkan senyawa antara berupa gula, sedangkan pada daur Krebs berupa asam organik.

-          Pada daur HMS dihasilkan gula ribulosa 6-fosfat (gula beratom C=5) yang merupakan gula penting untuk membentuk nukleotida.

-          Nukleotida penyusun ATP dan DNA

-          Pembentukan energi akan melalui beberapa tahap reaksi dalam sistem respirasi sel pada mitokondria. Menurut Campbell reaksi-reaksi tersebut (Jalur Krebs), yaitu:

1.      Glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat

2.      Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat (Reaksi transisi), yakni perombakan asam piruvat menjadi asetil Co-A

3.      Daur Asam Sitrat (Krebs), yakni siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor elektron dan terjadi pelepasan sumber energy

4.      Transfer Elektron, yakni mekanisme pembentukan energi terbesar dalam proses respirasi sel yang menghasilkan produk sampingan berupa air

1.)    Glikolisis

-          Terjadi dalam Sitoplasma dan hasil akhirnya berupa senyawa Asam Piruvat

-          Tahap awal respirasis sel, Molekul Glukosa akan masuk ke dalam sel melalaui proses Difusi

-          Agar dapat bereaksi Glukosa diberi energy aktivasi berupa 1 ATP (mengakibatkan Glukosa dalam keadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat)

-          Glukosa-6-fosfat dipecah menjadi 2 buah molekul Gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dengan bantuan 1 ATP dan Enzim Fosfoheksokinase

-          Selanjutnya proses Eksergonik menghasilkan 4 molekul ATP dan hasil akhir berupa 2 molekul Asam Piruvat (C3), dan 2 molekul NADH₂

-          Walaupun pada tahap glikolisis terbentuk 4 ATP, namun hasil reaksi keseluruhan adalah 2 molekul ATP (jika melalui jalur ATP Fosforfruktokinase) atau 3 ATP (melalui jalur Pirofosfat Fosfofruktokinase), sisa ATP dikembalikan pada fase awal Glikolisis

-          Tahap Glikolisis tidak memerlukan oksigen.

-          Secara Ringkas Glikolisis dapat digambarkan dalam reaksi kimia berikut :

2.)    Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat (Reaksi transisi)

-          Setiap Asam Piruvat yg dihasilkan diubah menjadii Asetil-KoA (Koenzim-A)

-          Pembentukan Asetil-KoA pada organisme Eukariotik berlangsung dalam Matriks Mitokondria, sedangkan pada Organisme Prokariotik berlangsung dalam Sitosol

-          Asam Purivat akan mengalami Dekarboksilasi sehingga gugus karboksil hilang menjadi CO2 dan berdifusi keluar sel

-          Gugus karbon yg tersisa mengalami oksidasi sehingga gugus Hidrogen deikeluarkan dan ditangkap oleh Akseptor Elektron NAD

-          Gugus yg terbentuk akan ditambahkan Koenzim-A sehingga menjadi Asetil-KoA

-          Hasil akhir Dekarboksilasi Oksidatif adalah 2 Asetil-KoA dan 2 NADH

-          Pembentukan Asetil-KoA memrlukan Vit. B1

3.)    Daur Asam Sitrat / Asam Trikarboksilat (Siklus Krebs)

-          Hans A. Krebs adalah orang pertama yg mengamati dan menjelaskan fenomena ini pada th 1930

-          Daur Krebs terjadi di dalam Matriks Mitokondria

-          Siklus Krebs menghasilkan senyawa antara (berfungsu sebagai penyedia karangka Karbon untuk sintesis senyawa lain), 3NADH₂, 1FADH₂, 1ATP untuk setiap 1 Asam Purivat

-          Kemudian NADH dan FADH dioksidasi dalam system transfer Elektron

-          Daur Krebs terjadi melalui Reaksi Fosforilaso Oksidatif

-          Setiap tahapan siklus Krebs dikatalis oleh enzim khusus

-          Tahapan dalam Siklus Krebs :

a.       Asetil-KoA menyumbangkan gugus asetil pada Oksaloasetat sehingga terbentuk Asam Sitrat. Koenzim-A dkeluarkan dan digantikan dengan penambahan molekul air

b.      Asam Sitrat menjadi Asam Isositrat disertai pelepasan air

c.       Asam Isositrat melepaskan gugus atom C dengan bantuan enzim Asam Isositrat Dehidrogenase, membentuk asam α-Ketoglutarat. NAD+ mendapatkan donor electron dari Hidrogen untuk membentuh NADH. Asam α-Ketoglurat diubah menjadi Suksinil KoA

d.      Asam Suksina Tiokinase membantu pelepasan gugus KoA dan ADP mendapat donor fosfat menjadi ATP, dan Suksinil-KoA berubah menjadi Asam Suksinat

e.       Asam Suksinat dengan bantuan Suksinat Dehidrogenase berubah menjadi Asam Fumarat disertai pelepasan 1 gugus electron dan elktron ditankap olek Akseptor FAD menjadi FADH2

f.       Asam Fumarat diubah menjadi Asam Malat dengan bantuan Enzim Fumarase

g.      Asam Malat membentuk Asam Oksaloasetat dengan bantuan Enzim Asam Malat Dihidrogenase. NAD+ menerima elektron dan membentuk NADH

h.      Setelah terbentuk Asam Oksaloasetat, siklus kembali ke awal dengan tambahhan 2 gugus karbon dari Assetil-KoA

-          Hasil kahir Siklus Krebs

4.)    Trasfer Elektron

-          Merupajan pembawa elektron yg terdiri atas : NAD, FAD, Koenzim, Sitrokom

-          Reaksi ini berlangsung di membran Mitokondria

-          Sistem transport elektron berfungsi untuk mengoksidasi senywa NADH / NADPH₂ dan FADH₂ untuk menghasilkan ATP atau energi selama oksidasi yg dibantu enzim pereduksi

-          Karena Oksidasi NADH atau NADPH₂ dan FADH₂ terjadi di dalam membran mitokondria, sedangkan ada NADH yang dibentuk di sitoplasma (dalam proses glikolisis), maka untuk memasukkan setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria diperlukan 1 ATP. Terjadi pada Organisme Eukariotik (sedangkan Organisme Prokariotik tidak memiliki Sistem Membran dalam)

-          Total hasil bersih ATP yg dihasilkan Respirasi Aerob pada Organisme Prokariotik lebih tinggi daripada Eukariotik

-          ATP dalam system Transfer Elektron terbentuk melalui reaksi Fosforilasi Oksidatif

-          Transfer Elektron melibatkan NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), dan molekul lain

-          Alur transfer elektron :

a.       Enzim dehidrogenase mengambil hidrogen dari zat yang akan diubah oleh enzim.

2H à 2H⁺ + 2e

Proton hidrogen mereduksi koenzim NAD melalui reaksi :

NAD + H⁺ à NADH + H⁺

NADH dari matriks mitokondria masuk ke ruang intermembran melewati membran dalam, kemudian memasuki system rantai pernapasan.

b.      NADH dioksidasi menjadi NAD+ dengan memindahkan ion hydrogen kepada flavoprotein (FP), flavin mononukleotida (FMN), atau FAD yang bertindak sebagai pembawa ion hidrogen. Dari flavoprotein atau FAD, setiap proton atau hidrogen dikeluarkan ke matriks sitoplasma untuk membentuk molekul H2O.

c.       Elektron berpindah dari Ubiquinon ke protein yang mengandungbesi dan sulfur (FeS_a dan FeS_b) à Sitokrom B => Koenzim Quinon => Sitokrom B₂ Sitokrom O => Sitokrom C => Sitokrom A => Sitokrom A₃, dan terakhir diterima oleh molekul oksigen sehingga terbentuk H2O

-          Dalam rantai pernapasan, 3 molekul H2O dihasilkan melalui NADH dan 1 molekul H2O dihasilkan FAD

-          1 mol H2O dari NADH/NADPH₂ = 3 ATP

1 mol H2O dari FAD / FADH₂= 2 ATP

-          Total ATP 38 ATP tapi yg dihasilkan dari proses respirasi organisme Eukarotik adalah 36 ATP, 2 ATP digunakan oleh elektron untuk masuk ke Mitokondria

-          Sedangkan pada Organisme Prokariotik menghasilkan 38 ATP saat Respirasi Aerob

*Catatan :

Reaksi Fosforilasi terjadi dalam Glikolisis dan Daur Krebs. Reaksi Fosforilasi :

1.      3 Fosfogliseraldehid à 1,3-Difosfogliserat

2.      Piruvat à Asetil Ko-A

3.      Isositrat à α-Ketoglutarat

4.      α-Ketoglutarat à Suksinil Ko-A

5.      Suksinat à Fumarat

6.      Malat à Oksaloasetat

b.      Respirasi Anaerob & Fermentasi

-          Respirasi tidak memerlukan Oksigen

-          Zat lain yg dapat menggantikan peran Okksigen antara lain : NO₃ dan SO₄

-          Hanya bisa dilakukan oleh keompok Mikroorganisme tertentu (bakteri)

-          Sedangkan pada Organisme tingkat tinggi mengubah energy potensial kimia menjadi energy kinetik melalui proses Fermentasi

-          Fermentasi : perubahan glukosa secara Anaerob yg meliputi glikolisis dan pembentukan NAD

-          Perbedaan antara Respirasi Anaerob dan Fermentasi terletah pada keterlbatan Mitokondria yg pada Respirasi Anaerob berfungsi untuk mengoksidasi NADH₂ / NADPH₂ sementara pada Fermentasi tidak melibatkan Mitokondria

-          Fermentasi menghasilkan energy yg relatif kecil dari Glukosa

-          Fermenntasi ada 2 : Fermentasi Alkohol dan Fermentasi Asam Laktat (sama – sama diawali dengan Glikolisis)

-          Pada glikolisis, diperoleh :

2 NADH + H⁺ + 2 ATP + asam piruvat.

-          Pada reaksi aerob Hidrogen dari NADH akan bereaksi dengan O2 pada transfer elektron pada reaksi Anaerob, ada akseptor hydrogen permanen berupa Asetildehida atau Asam Piruvat

1.)    Fermentasi Alkohol

-          Pada fermenntasi alcohol Asam Piruvat diubah menjadi Etanol / Etil Alkohol melalui 2 langkah reaksi

-          Langkah pertama : pembebasan CO2 dari Asam Purivat kemudian menjadi Asetaldehida

-          Langkah kedua : reduksi Asetaldehida oleh NADH menjadi Etanol

-          NAD⁺ terbentuk dan digunakan untuk Glikolisis

-          Sel ragi dan Bakteri melakukan respirasi secara Anaerob

-          Khamir / Yeast melakukan Respirasi Alkohol biasanya digunakan dalam pembuatan roti dan memfermentasikan gula dalam pembuatan anggur

2.)    Fermentasi Asam Laktat

-          Adalah fermentasi Glukosa yg menghasilkan Asam Laktat

-          Bermula dari Gikolisis yg menghasilkan Asam Piruvat kemudian Asam Purivat berubah menjadi Asam Laktat / Senywa 3C (bereaksi langsung dengan NADH tanpa melepaskan CO₂)

-          Fermentasi Asam Laktat dapat berlangsung ketika pembentukan keju dan yogurt

-          Sel otot akan melakuakn Fermentasi Asam Laktat ketika tubuh membutuhkan energy yg besar dalam waktu yg singkat

-          Pada sel otot manusia bersifat Fakultatif Anaerob, terbentuknya ATP dari fermentasi Asam Laktat jika kondisi kandungan Oksigen rendah

-          Pembentukan ATP secara Aerob Oksigen berasal dari darah (kemudian sel melakukan perubahan dari Aerob menjadi Fermentasi)

-          Hasil Fermentasi berupa Asam Laktat dikumpulkan dalam otot sehngga otot menjadi kejang

-          Asam Laktat sebenarnya adalah racun bagi sel olehkarena itu Laktat dari darah diangkut ke hati kemudian diubah kembali menjadi Asam Piruvat secara Aerob

2.      Anabolisme Karbohidrat

-          Proses penyusunan zat dari senyawa sederhana menjadi kompleks (makromolekul)

-          Karena prosesnya membutuhkan energi bebas maka disebut Reaksi Endergonik

-          Anabolisme yg menggunakan energy cahaya disebut Fotosintesis, yg menggunakan energy kimia disibut Kemosintesis

a.      Fotosintesis

-          Berasal dari kata Foton yg atinya caha dan sintesis yg aritunya penyusunan

-          Fotosintesis : proses penyusunan bahan organic (Karbohidrat) dari H₂O dan CO₂ dengan bantuan energy cahaya

-          Perangkat Fotosintesis teridiri dari : kloroplas, cahaya matahari, dan klorofil

a)      Kloroplas

-          Warna hijau pada daun karena adanya klorofil (pigmen hijau di dalam kloroplas yg digunakan untuk menangkap energy cahaya matahari)

-          Kloroplas banyak ditemukan pada Mesofil (setiap Mesofil mengandung 10 – 100 Kloroplas)

-          Kloroplas mempunyai membrane ganda (luar dan dalam) yg mengelilingi matriks fluida disebut Stroma

-          Bagian di dalam membran yg berisi enzim untuk menangkap CO₂ dan mereduksinya untuk proses Fotosintesis adalah Stroma

-          Di dalam Stroma terdapat lembaran yg disebut Tilakoid

-          Beberapa Tilakoid bergabung mebentuk Grana

-          Klorofil dan pigmen – igmen lainnya terdapat pada membrane Tlakoid

-          Pigmen yg terdapat pada kloroplas : Klorofil a (hijau), klorofil b (hijau tua), KAroten (kuning – jingga)

-          Reaksi Fotosintesis merupakan reaksi Reduksi dan Oksidasi

b)      Cahaya matahari

-          Sinar yg efektif dalam Fotosintesis adalah : merah, ungu, biru, oranye

-          Sinar infra merah berperan dalam Fotosintesis dan meningkatkan suhu lingkungan

c)      Klorofil

-          Merupakan pigmen Fotosintesis yg terdapat pada Kloroplas

-          Klorofil dapat menyerap cahaya : merah, oranye, biru, ungu (dalam jumlah banyak) dan kunging, hijau (dalam jumlah sedikit)

-          Jenis klorofil : Klorofil a (pigmen utama), Klorofil b, Klorofil c, Klorofil d

-          Pada tumbuhan terdapat 2 pusat reaksi Fotosintesis yg berbeda, yaitu : Fotosistem I dan II (dibedakan berdasarkan kemampuan menyerap cahayadengan panjang gelombang yg berbeda)

-          Perbedaan kemampuan menyerap cahaya disebabkan oleh perbedaan kombinasi klorofil a dan klorofil b (berpengaruh terhadap panjang gelombang yg diterima oleh klorofil)

-          Fotosistem I dapat menerima cahaya dengan panjang gelombang 680-700nm, Fotosistem II dapat menerima caya dengan panjang gelombang 340-680nm

-          Fotosintesis meliputi 2 tahap reaksi yaitu : Reaksi Terang dan Gelap (semua berlangsung dalam kloroplas)

a)      Reaksi Terang (Light-Dependent Reaction)

-          Merupakan reaksi pengakapan energi cahaya (salah satu langkah Fotosintesis untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia)

-          Berlangsung dalam Grana

-          *Note : cahaya juga memiliki energy yg disebut Foton

-          Klorofil berfungsi menangkap Foton dari cahaya matahari dan mengubahnya menjadi energy penggerak Elektron

-          Fotolisis : pemecahan molekul air oleh cahaya sehingga dilepaskan elektron, hydrogen, dan oksigen

-          Molekul Klorofil dan Pigmen Asesori (tambahan) membentuk satu kesatuan unit system yg dinamakan Fosistem

-          Fotoforilaso Siklik : perputaran elektron pada Fotosistem I

-          Fotosistem I terdiri atas Klorofil a dan pigmen tambahan yg menyerap kuat energy cahaya dengan panjang gelombang 700nm sehingga sering disebut P700

-          Fotosistem II tersusun atas Klorofil a yg menyerap kuat energy cahaya dengan panjang gelombang 680nm sehingga disebut P680

-          Pada fotosistem I (P700), terjadi perputaran elektron yang dihasilkan dan ditangkap oleh akseptor sebagai hasil dari reaksi reduksi dan oksidasi.

-          Elektron yang dieksitasikan oleh P700 akan dipindahkan ke setiap akseptor hingga akhirnya kembali ke sistem P700.

-          Akseptor elektron yang terlibat dalam fotosistem adalah : feredoksin(fd), plastoquinon(pq), sitokrom(cyt), dan plastosianin(pc)

-          Jalur Elektron Siklik terjadi dari Fotosistem I kembali ke Fotosistem I dan hanya menyebabkan terbentuknya ATP

-          Aliran Elektron Nonsiklik menguraikan air menjadi H⁺, e-, O₂ dan menghasilkan ATP dan juga merubah NADP⁺ menjadi NADPH₂

-          Reaksi Non Siklik memerlukan tambahan berupa Fotosistem II (P680)

-          Sumber elektron diperoleh dari Fotolisis Air yg akan digunakan oleh klorofil pada Fotosistem II (P680), reaksi ini menghasilkan 2 elektron

-          Elektron ini akan diterima oeh Akseptor : Plastoquinon (pq), Sitokrom (cyt), Plastosianin (pc), Ferodoksin (fd) untuk menghasilkan NADPH dari NADP

-          Kemudian elektron menggerakan satu elektron H⁺ yang akan digunakan pada pembentukan ATP dari ADP atau fotofosforilasi

-          Pembentukan ATP dibantu dengan perbedaan elektron pada membran Tilakoid

-          Proses Fotosistem II dan jalur Elektron Nonsiklis menghasilkan 1 ATP dan 1 NADPH

b)      Reaksi Gelap (Fikasi CO₂ / Light-Independent Reaction)

-          Reaksi yg tidak membuutuhkan cahaya, terjadi di dalam Stroma Kloroplas

-          Reaksi Gelap terjadi dalam 3 tahap : fiksasi CO₂, reduksi, dan regenerasi

-          Energi yg telah dihasilkan selama Reaksi Terang akan digunakan sebagai bahan pembentukan Karbohidrat proses Fikasi CO₂ di Stroma

-          Tumbuhan mengambil Karbon Dioksida melalui Stomata

-          Pade fase Fikasi terjadi penambatan CO₂ oleh Ribulose Bifosfat (RuBP) menjadi 3-Fosfogliserat (PGA) yg dikatalis oleh enzim Ribulose Bifosfat Karboksilase (Rubisco)

CO₂ + RuBP ---Rubisco---à PGA

-          Pada fase Reduksi diperlukan ATP dan ioh H⁺ dari NADPH₂ untuk mereduksi PGA menadi 1,3-Bifosfogliserat (PGAP) kemudian membentuk Fosfogliseraldehid (Glyceraldehyde-3-Phospat = PGAL atau G3P = Glukosa 3-Fosfat) 

-          Fase Regenerasi terjadi pembentukan kembali RuBP dari PGA atau G3P

-          Siklus Calvin-Beson : Karbon Dioksida diikat oleh molekul kimia di Stroma yg bernama Ribulosa Bifosfat (RuBP). Karbon dioksida berikatan dengan RuBP yg mengandung 6 gugus karbon dan menjadi bahan utama dalam pembentukan glukosa yang dibantu oleh enzim Rubisko

-          RuBP yg berkaitan dengan Karbon Dioksida menjadi molekul yg tidak stabil sehingga membentuk Fosfogliserat (PGA) yg memiliki 3 gugus C

-          Energy ATP dan NADH digunakan PGA menjadi Fosfogliseraldehid (PGAL) yg mengandung 3 gugus C

-          2 molekul PGAL menjadi bahan utama pembentukan Glukosa, sisanya menjadi RuBP dengan bantuan ATP

-          Setiap 6 atom karbon yang memasuki siklus Calvin sebagai CO2, 6 atom karbon meninggalkan siklus sebagai 2 molekul PGAL atau G3P, kemudian digunakan dalam sintesis glukosa atau karbohidrat

-          Reaksi ENdergonik antara 2 molekul G3P atau PGAL menghasilkan Glukosa / Fruktosa (dalam beberapa tumbuhan Glukosa dan Fruktosa bergabung membentuk Sukrosa dan juga glukosa digunakan untuk membentuk Amilum atau Selulosa)

-          Berdasarkan tipe pengikatan CO₂ selama proses Fotosintesis terdapat 3 jenis tumbuhan : tanaman C3, C4, dan CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

-          Pada tanaman C3 siklus Calvin terjadi di sel – sel Mesoofil

-          Pada tanaman C4, CO₂ yg diikat sel-sel mesofil diubah terlebih dulu menjadi oksaloasetat (senyawa 4C), setelah bereaksi dengan PEP (fosfoenolpiruvat).

-          Peng-gabungan ini dikatalisir oleh PEP karboksilase.

-          Dengan bantuan NADPH₂, Oksaloasetat diubah menjadi Malat (senyawa 4C)

-          Kemudian Senyawa 4C memasuki sarung berkas pembuluh

-          Malat (Senyawa 4C) dalam sel-sel sarung berkas pembuluh, mengalami Dekarboksilasi menjadi piruvat dan CO₂. Selanjutnya, CO₂ memasuki jalur siklus Calvin

-          Crassulacean Acid Metabolism (CAM) : tipe khusus tanaman yg melakukan pengikatan CO₂ pada malam hari saat Stomatanya terbuka

-          CAM mengikat CO₂ dengan bantuan enzim PEP Karboksilase dan mengubahnya menjadi Oksaloasetat, tetapi dalam waktu berlainan.

-          Oksaloasetat yang diubah menjadi Malat disimpan dalam Vakuola.

-          Ketika stomata menutup pada siang hari, Malat mengalami reaksi Dekarboksilasi dan menghasilkan Piruvat dan CO₂

-          Selanjutnya CO₂ memasuki siklus Calvin untuk membentuk PGAL (G3P)

Faktor yg Mempengaruhi Fotosintesis

. Faktor Hereditas

. Faktor Lingkungan

1.      Temperatur/Suhu

-          Aktivitas Fotosintesis dipengaruhi kerja enzim, sedangkan kerja enzim dipengaruhi oleh temperaturaktivitas tidak berlangsung pada suhu dibawah 5^o dan diatas 50^o, suhu optimum berada di daerah tropis

2.      Intensitas Cahaya dan Lama Pencahayaan

-          Semakin tinggi intensitas cahaya matahari semakin tinggi pula aktivitas Fotosintesis

3.      Kandungan Mineral Tanah

-          Mineral yg berperan dalam pembentukan Klorofil : Mg, Fe, N, Mn

-          Klorosis : penghambatan pembentukan klorofil yg mengakibatkan daun berwarna pucat

-          Rendahnya klorofil dapat menghambat Fotosintesis

4.      Kandungan Air tanah

-          Merupakan bahan dasar pembentukan Karbohidrat (C6H12O6)

-          Air merupakan media tanam, penyimpanan mineral tanah, dan pengatur suhu tumbuhan

-          Kekurangan air dapat menghambat pertumbuhan dan menyebabkan kerusakan Klorofil sehungga daun menguning

5.      Kandungan CO2 di Udara

-          Stomata akan menutup dan fotosintesis terhenti jka konsentrasi CO2 melebihi batas kebutuhan (sekitar 0,15%)

6.      Kandungan O2

-          Rendahnya kandungan O2 di udara dan dalam tanah akan menghambat respirasi.

-          Rendahnya respirasi menyebabkan rendahnya penyediaan energy

-          Rendahnya energy mengakibatkan metabolisme akan terlamban khususnya Fotosintesis

b.      Fotorespirasi

-          Beberapa tanaman C3 tidak banyak menghasilkan Karbohidrat melalui Fotosintesis saat cuaca panas karena Stomatanya di tutup untuk mengurangi penguapan

-          Persamaan dengan Respirasi Aerob sama – sama memerlukan cahaya, Oksigen serta menghasilkan CO2 dan H2O

-          Perbedaannya dengan Respirasi Aerob, pada Fotorespirasi tidak dihasilkan ATP

-          Fotorespirasi mengurangi efisiensi fotosintesis pada tanaman C3 karena banyak menghilangkan senyawa antara (RuBP) yang dipakai dalam siklus Calvin

-          Sebaliknya, Fotorespirasi tidak berpengaruh terhadap tanaman C4, karena konsentrasi CO2 dalam sel-sel sarung berkas pengangkut selalu tinggi

c.       Kemosintesis

-          Data diartikan sebagai salah satu bentuk asimilasi karbon di mana reduksi CO2 berlangsung dalam gelap (tanpa cahaya), menggunakan energi murni hasil oksidasi

-          Energi hasil reaksi oksidasi digunakan oleh bakteri dalam fosforilasi dan selanjutnya mereduksi CO₂ menjadi senyawa organik.

-          Kemosintesis terjadi pada bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, serta bakteri Hidrogen dan bakteri Metan

-          Kemosintesis mendapatkan energi dari reaksi molekul organik beberapa organisme

-          Kemosintesis mereaksikan CO2 dengan H2 berenergi tinggi untuk menghasilkann Metana dan Air

Reaksi : CO₂ + 4H₂ => CH₄ + 2H₂O (menghasilkan ikatan H₂ yg dilepaskan dan dapat digunakan sebagai sumber energy bagi sel)

-          Reaksi lain yg menghasilkan energi (sulfur) :

H₂ + S => H₂S + energy

-          Pertumbuhan makhluk hidup Kemoautotrof terjadi secara lambat, karena reaksi ini menghasilkan sedikit energi

-          Tempat bakteri Kemoautotrof lebih banyak hidup di daerah kawah gunung dan rekahan dasar laut

a.      Kemosintesis Bakteri Nitrifikasi

-          Beberapa Bakteri Nitrifikasi : Bakteri Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter dan Bactoderma.

-          Nitrosococcus dan Nitrosomonas (Bakteri Nitrat) mengoksidasi Amonia menjadi Nitrit

Nitrosomonas

2NH₂ + 3O₂ => HNO₂ + 2H₂O + energy (158kkal)

-          Bactoderma dan Nitrobacter (bakteri Nitrat) mengoksidassi Nitrit menjadi Nitrat dalam keadaan Aerob

Nitrobacter

2HNO2 + O2 => 2HNO3 + energy (43kkal)

b.      Kemosintesis Bakteri Belerang

-          Contoh Bakteri Belerang Ototrofik tanpa Pigmen : Beggiatoa dan Thiospirillum (ditemukan pada sumber mata air panas yg mengandung Hidrogen Sulfida)

-          Bakteri ini mengoksidasi Logam Sulfida menjadi Sulfur

Beggiatoa Thiospirillum

2H₂S + O₂ => 2S + 2H₂O + energy (122,2kkal)

-          Saat cadangan Sulfida hais, endapan Sulfur akan dioksidasi menjadi Sulfat

2S + 2H₂ + 3O₂ => 2H₂SO₄ + energy (284,4 kkal)

c.       Kemosintesis Bakteri Besi

-          Beberapa Bakteri Besi : Leptothrix, Crenothrix, Cladothrix, Galionella, Spiruphyllum, dan Ferrobacillus mengoksidasi Ion Ferro menjadi Ion Ferri

2Fe (HCO₃)₂ + H₂O + O => 2Fe (OH)₃ + 4CO₂ + energy (29 kkal)

4FeCO₃ + O₂ + 6H₂O => 4Fe (OH)₃ + 4CO₂ + energy (81 kkal)

d.      Kemosintesis Bakteri Hidrogen

-          Contoh Bakteri Hidrogen : Bacillus Panctotrophus (tumbuh dalam medium Anorganik yg mengandung Hidrogen CO_2, dan O₂)

-          Bakteri tersebut dapat mengoksidasi Hidrogen dengan memmbebaskan energi

-          Energi yg dibebaskan untuk melakukan reaksi Kemosintesis berikut

2H₂ + O₂ => 2H₂O + Energi (137 kkal)

2H₂ + CO₂ + energy (115 kkal) => (CH₂O) + H₂O

e.       Kemosinesis Bakteri Metana

-          Contoh : Methanonas

-          Bakteri dapat mengoksidasi Metana menjadi CO₂

-          Metana menyediakan Karbon dan energi bagi bakteri Aerob

CH₄ + 2O₂ => CO₂ + 2H₂O + energi

Hubungan antara Katabolisme, Karbohidrat, Lemak dan protein

*Note : Glukosa merupakan bahan baku utama dalam Respirasi Sel

-          Karbohidrat diubah melalui proses Glikolisis

-          Enzim di dalam system pencernaan dapat menghidrolisis zat tepung pati) menjadi Glukosa

-          Glukosa dicerna melalui proses Glikolisis dan Asam Sitrat

-          Protein diubah menjadi energy dalam bentuk Asam Amino

-          Enzim akan mengubah Asam Amino menjadi Asam Piruvat, Asetil-KoA masuk ke dalam Asam Sitrat tergantung jenis Asam aminonya

-          Protein juga menghasilkan NH3 yg disebabkan oleh proses Deaminasi Asam Amino (gugus Amino dibuang dalam bentuk senyawa Nitrogen, NH3 Urea)

-          Lemak merupakan sumber energy utama karena mengandung banyak Atom Hidrogen

-          Sel menghidrolisis Lemak menjadi Glisrol dan Asam Lemak

-          Kemdian GLiserol diubah menjadi Gliseraldehid-3-Fosfat (G3P) dalam proses Glikolisis

-          Asam Amino akan dipecah menjad 2 bagian karbon yg akan masuk ke daur Asam Sitrat sebagai Astil-KoA

-          Makhluk hidup menyimpan cadangan makan dalam bentuk lemak, karena lemak menghasilkan energi lebih banyak daripada yg lainnya.

-          Hidrolisis Lemak menghasilkam Asam lemak dan Gliserol

-          Pembentukan Gliserol dapat dbentuk dari senyawa antara Fosfogliseraldehid (G3P) pada glikolisis

-          Pembentukan asam lemak (beta-oksidasi) disintesis dari senyawa antara Asetil-KoA, yakni hasil dari reaksi Dekarboksilasi Oksidatif Asam Purivat

-          Kemudian Asetil-KoA memasuki Siklus Krebs

 

-          Pembentukan Protein dapat dari sintesis (Asam Amino Non-Esensial ) dalam tubuh / diambil dari sumber makanan (Asam Amino Esesnsial)

-          Protein dalam tubuh diperlukan sebagai pembangun sel / memperbaiki sel – sel yg rusak

-          Protein akan dipecah oleh Enzim Protease menjadi Asam Amino

-          Selanjutnya, asam amino mengalami reaksi Deaminasi sehingga dihasilkan NH₃ / gugus amin dan Asam Keto

-          NH₃ dikeluarkan dalam bentuk Urea, sementara itu Asam Kato dapat memasuki reaksi Glikolisis / Siklus Krebs

Teknologi yg Berkaitan dengan Metabolisme Makanan

1.      Makanan berkadar gula rendah

2.      Teknologi pengawetan makanan

3.      Teknologi Substitusi energi (Makanan Suplemen)

Tag : Biologi , Hot News!!! , Pelajaran