Rangkuman Materi Metabolisme Kelas 12

Pengertian & Fungsi Metabolisme

Metabolisme merupakan proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh mahluk hidup yang bertujuan untuk mengkonversi makanan menjadi energy, mengkonversi makanan/ bahan bakar menjadi penyusun protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat, dan membuang limbah nitrogen. Metabolisme juga memiliki berfungsi sebagai berikut:

• Pertumbuhan jaringan tubuh
• Memproduksi energi
• Mengganti sel atau jaringan yang rusak
• Proses respirasi jaringan pada tubuh
• Menyusun unit pembangun sel

Unsur-Unsur Metabolisme

Enzim

Enzim adalah salah satu protein dengan ukuran besar,yang berfungsi untuk mempercepat reaksi metabolisme dalam sel mahluk hidup tanpa ikut bereaksi (biokatalisator).

Struktur enzim

Bentuk enzim secara lengkap disebut juga dengan holoenzim, unsur-unsurnya terdiri dari:

1. Protein (apoenzim): bagian dari enzim aktif yang bersifat tidak tahan panas, tempat melekat dan bereaksinya substrat
2. Gugus prostetik: senyawa non protein yang bersifat tahan panas. Ada dua jenis gugus prostetik, yaitu:
   • Koenzim: molekul organik kompleks (non protein) dan kebanyakan merupakan turunan dari vitamin. Contohnya koenzim A, vitamin B, FAD, NADP, dan NAD
   • Kofaktor: berupa zat anorganik. Contohnya K, Zn, Cu, Mn, dan Fe.

Sifat-sifat enzim

• Sebagai biokatalisator
• Termolabil (berfungsi pada suhu optimum)
• Spesifik (hanya berikatan dengan sisi aktif enzim)
• Dipengaruhi pH tertentu
• Reaksi senyawa bisa bolak balik
• Jumlah penggunaan sedikit dan bisa digunakan berkali-kali
• Wujudnya koloid
• Mampu menurunkan energy aktivasi

Cara kerja enzim

Cara kerja enzim ada dua yaitu dianalogikan seperti gembok dan anak kunci serta berdasarkan hipotesis kecocokan induksi.

• Model gembok dan anak kunci: sisi aktif enzim yang kosong adalah gembok, sedangkan substrat yang akan menempati sisi aktif enzim yang kosong disebut sebagai kunci. Karena enzim bersifat spesifik maka hanya substrat tertentu yang dapat menempel dan menjadi enzim kompleks.
• Model kecocokan induksi: sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat berubah mengikuti bentuk substratnya.

ATP (Adenosin Tri Phosphat)

ATP adalah sumber energy utama dalam proses metabolisme di dalam sel yang dihasilkan dari respirasi seluler pada mitokondria mahluk hidup.

Jenis-Jenis Metabolisme

Katabolisme

1. Menguraikan/ merombak senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana
2. Menghasilkan energy dalam bentuk ATP
3. Faktor intern yang mempengaruhi katabolisme: respirasi dan substrat respirasi mempercepat proses katabolisme
4. Faktor ekstern yang mempengaruhi katabolisme:
   • Cahaya: mempercepat proses katabolisme (dengan batas optimum)
   • Suhu: mempercepat proses katabolisme pada rentang 0⁰ C – 45⁰ C
   • CO₂ : menurunkan laju reaksi
   • O₂ : mempercepat laju katabolisme
   • H₂ O: menurunkan proses katabolisme dalam tubuh
   • Senyawa kimia: menghambat laju reaksi enzim
   • Luka: merangsang pembentukkan kalus
5. Proses respirasi seluler
   Respirasi seluler dibagi menjadi dua, yaitu:
   1. Respirasi aerob
      Proses mengubah glukosa menjadi ATP, CO₂ , dan H₂ O. Jumlah ATP yang dihasilkan dalam respirasi aerob adalah 38. Respirasi aerob memerlukan oksigen (O₂ ) dengan tahapan-tahapan sebagai berikut secara berurutan:
      • Glikolisis
        Tempat: sitoplasma
        Substrat: glukosa
        Hasil: 2 ATP, 2 NADH, dan 2 asam piruvat
      • Dekarboksilasi oksidatif
        Tempat: membran luar mitokondria
        Substrat: asam piruvat
        Hasil: 2CO₂ , 2NADH, 2 Asetil KoA
      • Siklus krebs
        Tempat: matriks mitokondria
        Substrat: Asetil KoA
        Hasil: 4 CO₂ , 2ATP, 6NADH, 2FADH₂
      • Transport elektron
        Tempat: krista mitokondria
        Substrat: NADH dan FADH
        Hasil: H₂ O
   2. Respirasi anaerob
      Respirasi anaerob tidak memerlukan oksigen, contohnya adalah:
      • Fermentasi alkohol
        Mengubah glukosa menjadi alcohol dengan bantuan jamur Sacharomyces (ragi)
      • Fermentasi asam laktat
        Mengubah glukosa menjadi asam laktat dalam sel otot pada saat tubuh kekurangan oksigen.

Anabolisme

1. 1. Mengubah senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks
   2. Memerlukan energy berupa ATP
   3. Faktor intern yang mempengaruhi anabolisme:
      • Anatomi daun
      • Hambatan pada transportasi hasil anabolisme
      • Klorofil
      • Membuka dan menutupnya stomata
      • Morfologi daun
   4. Faktor ekstern yang mempengaruhi anabolisme:
      • Cahaya: mempercepat proses anabolisme (dengan batas optimum)
      • Suhu: optimum pada rentang 0⁰ C – 45⁰ C
      • CO₂ : meningkatkan laju reaksi pada kadar optimal
      • O₂ : menghambat laju anabolisme
      • H₂ O: tidak berpengaruh secara langsung
      • Senyawa kimia: memerlukan unsur N untuk sintesis klorofil, apabila kekurangan akan menurunkan laju anabolisme
   5. Proses anabolisme diantaranya:
      1. Fotosintesis
         • mengubah senyawa anorganik (karbondioksida dan air) menjadi senyawa organik (glukosa) dengan bantuan sinar matahari.
         • Reaksi fotosintesis: 6CO₂ + 6H₂ O ® C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂
         • Tahapan fotosintesis:
           Reaksi terang:
           Reaksi terang terjadi dalam tilakoid/ grana tepatnya pada fotosistem I dan fotosistem II yang memiliki banyak pigmen pengumpul cahaya. Pada reaksi terang terjadi siklus siklik (menghasilkan ATP) dan non siklik (menghasilkan ATP, NADPH, dan oksigen).
           Reaksi gelap:
           Reaksi gelap adalah reaksi untuk mengubah karbondioksida menjadi glukosa dengan bantuan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang. Proses reaksi gelap di dalam stroma.Tahapan-tahapannya sebagai berikut:
           1. Fiksasi: asam 3 fosfogliserat (PGA) dihasilkan dari CO₂ yang ditangkap oleh RuBP
           2. Reduksi: PGA mengalami fosforilasi oleh ATP menjadi 1,3 difosfogliserat kemudian direduksi oleh NADPH menjadi gliseraldehide 3 fosfat (G3P)
           3. Regenerasi: G3P diubah kembali menjadi RuBP
      2. Kemosintesis
         Proses sintesis senyawa organic dengan cara memecah senyawa kimia untuk menghasilkan energy. Kemosintesis dilakukan dengan bantuan beberapa bakteri yaitu:
         • Bakteri nitrit: Nitrosomonas dan Nitrosococus
         • Bakteri nitrat: Nitrobacter
         • Bakteri besi: Thiobacillus ferroxidans