MAKALAH BIOLOGI
METABOLISME SEL
Disusun oleh :
Nama :
Fera Widiastuti
No :
07
Kelas :
XII IPA1
SMA NEGERI KEBAKKRAMAT
TAHUN PELAJARAN 2012/2013
A.
Pengertian
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang
disertai dengan perubahan energy yang berlangsung dalam sel hidup secara terus
menerus.
Metabolism dibedakan menjadi :
1. Katabolisme
Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks
yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi
lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang
terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam
lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan
tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.
Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.
(glukosa)
Contoh Fermentasi :C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.
(glukosa) (etanol)
2. Anabolisme
Anabolisme
adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks,
nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme
memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia
untuk kemosintesis.
B.
ENZIM
Enzim adalah biokatalisator organik yang
dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau
suatu senyawa yang berikatan dengan protein.
Sifat-sifat enzim :
a. Enzim hanya mengubah kecepatan
reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau
mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi.
b. Enzim bekerja secara spesifik,
artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja.
c. Enzim merupakan protein. Oleh karena
itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu
optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH
yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yang
terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi
sebagai mana mestinya.
d. Enzim diperlukan dalam jumlah
sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam
jumlah yang sedikit.
e. Enzim bekerja secara bolak-balik.
Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak
menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai
keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa
lain. Atau sebaliknya, menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu.
Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.
f. Enzim dipengaruhi oleh faktor
lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH,
aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat.
Cara
kerja enzim :
Enzim memiliki sisi aktif, yaitu
bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus
prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis
reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan
enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat
menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus
saling komplementer.
Enzim memiliki sisi aktif, yaitu
bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus
prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat
mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga
diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang
dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat
harus saling komplementer.
Cara
kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak
kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi.
a.
Teori
gembok dan anak kunci (Lock and key theory)
Enzim
dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk
dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi
yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta
membebaskan enzim.
b.
Teori
kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory)
Menurut
teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang
fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif
termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah
terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif.
Komponen
penyusun enzim :
a. Enzim
protein sederhana, tersusun oleh protein saja.
b. Holoenzim
terdiri atas :
Apoenzim yaitu bagian enzim
yang tersusun atas protein bersifat termolabil, tidak tahan panas mudah rusak
pada suhu di atas 600C.
Kofaktor yaitu bagian enzim
yang tidak tersusun atas protein bersifat termolabil, tahan panas.
Factor-faktor yang mempengaruhi
kerja enzim :
a. Temperatur
Temperature yang terlalu
tinggi akan mengakibakan denaturasi protein. Temperature yang rendah dapat
menghambat reaksi.
b. Perubahan
pH
Perubahan pH dapat
mempengaruhi kerja enzim. Enzin tidak dapat bekerja secara efektif jika dalam
suasana asan dan basa.
c. Konsentrasi
enzim dan substrat
Enzim dapat bekerja efektif
jika perbandigan jumlah antara enzim dan substrat sesuai. Jika enzim terlalu
sedikit dan substrat terlalu banyak reaksi akan berjalan lambat. Dan semakin banyak
enzim maka akan semakin cepat reaksi.
d. Inhibitor
enzim
Jika inhibitor ditambahkan
ke dalam campuran enzim dan substrat maka kecepatan akan turun.jenis inhibitor
:
·
Inhibitor kompetitif
Zat-zat penghambat mempunyai
struktur yang mirip dengan struktur substratnya.
·
Inhibitor nonkompetitif
Substrat sudah tidak dapat
berikatan dengan kompleks enzim-inhibitor karena sisi aktif sudah berubah.
C.
Respirasi
Merupakan proses metabolisme dengan
pembongkaran senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dengan pembebasan
energy.
- Respirasi
aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas.
- Respirasi
anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas.
Respirasi aerob
Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui empat tahap,
yaitu:
1. Glikolisis
- berlangsung
di sitoplasma,
- berlangsung
secara anaerob,
- mengubah
satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat,
- dihasilkan
energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
- berlangsung
pada matriks mitokondria,
- mengubah
asam piruvat menjadi Asetil Koenzim A,
- dihasilkan
1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul asam piruvat menjadi Asetil
Koenzim A.
3. Siklus Kreb’s
- berlangsung
pada matriks mitokondria,
- mengubah
Asetil Koenzim A menjadi CO2,
- untuk
tiap molekul senyawa Asetil Koenzim A dihasilkan 1 ATP, 1 FADH, dan 3
NADH.
4. Rantai Transpor Elektron
- NADH
dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen,
- melalui
rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan pada proses
glikolisis. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan siklus kreb’s
dilepaskan ke oksigen (sebagai senyawa penerima hidrogen terakhir), untuk
membentuk H20 dengan melepaskan energi secara bertahap,
- satu
molekul NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan
menghasilkan 2 ATP.
Pada respirasi anaerob jalur yang ditempuh meliputi:
- glikolisis
- pembentukkan
alhokol (fermentasi alkohol) atau pembentukkan asam laktat (fermentasi
asam laktat). Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah
ragi. Reaksi fermentasi adalah:
- C6H12O6
(glukosa) → 2 CH3-CH2-OH (etanol) + 2 CO2 + E
- contoh
organisme yang melakukan fermentasi asam susu adalah bakteri asam susu
yang menyebabkan asamnya susu.
Tabel tahap respirasi sel secara aerob.
No
|
Tahapan
|
Tempat
|
Substrat
|
hasil
|
1
|
Glikolisis
|
Sitoplasma
|
C6H12O6
|
2ATP, 2Asam piruvat, 2NADH
|
2
|
Dekarboksilasi oksidatif
|
mitokondria
|
Asam piruvat
|
Asetil CO-A
|
3
|
Siklus asam sitrat
|
Matriks mitokondria
|
Asetil CO-A
|
NADH2 + ATP
|
4
|
Siklus krebs
|
Matriks mitokondria
|
Glukosa
|
|
5
|
Transpor elektron
|
Membran dalam mitokondria
|
NADH2 dan FADH2
|
30ATP + 4ATP + H2O+ CO2
|
Respirasi anaerob
Respirasi jalur yang dilalui adalah
glikoliss dan fermentasi alcohol.Fermentasi adalah proses pembebasan energy
tanpa oksigen. Ciri-ciri dari fermentasi adalah:
1. Terjadi pada organisme yang tidak
membutuhkan oksigen bebas.
2. terjadi proses glikolisis
3. tidak terjadi penyaluran elektron ke
Siklus Krebs dan Transpor Elektron
4. energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan dengan respirasi aerob
5. Fermentasi terdiri atas 3 macam, yaitu:
a. Fermentasi Asam Laktat
b. Fermentasi Alkohol
c. Fermentasi Asam Cuka
a. Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi Asam Laktat merupakan proses fermentasi yang menghasilkan Asam
Laktat (asam susu = asam lelah). Ciri-ciri dari fermentasi asam laktat adalah:
1. Terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia
2. menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang mengakibatkan:
a. napas tersengal-sengal
b. pegal-pegal di sekujur tubuh
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP
4. reaksi sederhananya:
2CH3CCOCOOH → 2CH3CHOHCOOH
+ 47 kkal
b. Fermentasi Alkohol
Fermentasi Alkohol merupakan proses fermentasi yang
menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan.
Ciri-ciri fermentasi alkohol:
1. terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae).
2. menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan. Alkohol mengakibatkan racun
bagi organisme tersebut.
3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2
4. reaksi sederhananya:
2CH3COCOOH → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28
kkal
c. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi
asam cuka merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob dan
menghasilkan asam cuka.
Ciri-ciri fermentasi asam cuka:
1. terjadi pada bakteri asam cuka
2. substratnya adalah Etanol (Alkohol)
3. dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Katabolisme dan Anabolisme
a. Cahaya
b. Suhu
c. CO2
d. O2
e. H2O
f. Unsur/senyawa kimia
D.
FOTOSINTESIS
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan
atau energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis
bakteri dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan
bantuan energi cahaya matahari.
Reaksi :
6H2O + 6CO2
+ cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Proses fotosintesis terjadi pada
kloroplas dengan dua tahap reaksi, yaitu:
1. Reaksi
Terang
·
terjadi
pada tilakoid (grana) kloroplas,
·
terjadi
proses fotolisis air sehingga dihasilkan oksigen. Jadi, oksigen dihasilkan dari
H2O,
·
reaksi
tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa
ATP dan NADPH.
2. Reaksi Gelap
·
terjadi
pada stroma kloroplas,
·
reaksi
yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena enzim-enzim untuk
fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan ATP
dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang,
·
menggunakan
daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas tiga bagian
utama, yaitu:
1. karboksilasi adalah penambahan CO2
ke RuBp (Ribulosa Bi Pospat) membentuk dua molekul APG (Asam Pospo Gliserat)
dengan bantuan enzim karboksilase,
2. reduksi adalah perubahan gugus karboksil
dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Pospo Gliserat Aldehid),
3. regenerasi adalah pembentukkan
kembali RuBp yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 yang berdifusi ke dalam
daun melalui stomata.
Tabel Perbedaan antara reaksi
terang dengan reaksi gelap
NO
|
DILIHAT DARI
|
REAKSI TERANG
|
REAKSI GELAP
|
1.
|
Tempat berlangsung
|
bagian kloroplas
bernama Grana
|
bagian kloroplas
bernama Stroma
|
2.
|
Sumber energi
|
Cahaya / matahari
|
ATP dan NADPH2
dari reaksi terang
|
3.
|
Proses yang terjadi
|
Fotolisis
: pemecahan H2O
menggunakan energi cahaya menjadi ion Hidrogen dan molekul air
|
Fiksasi
: pengikatan CO2
, penyusunan / pengkombinasian hydrogen dg karbondioksida membentuk gula
|
4.
|
Hasilnya
|
O2, ATP dan
NADPH2
|
Karbohidrat sederhana
|
E.
Kemosintesis
Kemosintesis
adalah asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia dan
tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya
bakteri. Organismenya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini
akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan
untuk asimilasi karbon.
·
contoh
bakteri nitrit: Nitrosomonas, Nitrosococcus
·
contoh
bakteri nitrat: Nitrobacter
·
contoh
bakteri belerang: Thiobacillus, Begiatoa
Tabel
perbedaan fotosintesis dan kemosintesis
NO
|
DILIHAT DARI
|
FOTOSINTESIS
|
KEMOSINTESIS
|
1.
|
Senyawa yang terlibat
|
CO2, H2O
|
Senyawa organic, O2,
CO2, H2O
|
2.
|
Tempat berlangsung
|
Kloroplas
|
Pigmen semacam
klorofil
|
3.
|
Sumber energi
|
Cahaya / cahaya
matahari
|
Senyawa organic yg dioksidasi
|
4.
|
Pelaku
|
Tumbuhan
|
Mikroorganisme
kemosintetik
|
5.
|
Hasilnya
|
Karbohidrat sederhana
|
Karbohidrat sederhana
|
http://fera-widiastuti.blogspot.com