Rangkuman Metabolisme (Nuryanti Mursalina)

METABOLISME

            Metabolisme adalah keseluruhan reaksi kimia yang berlangsung di dalam organisme. Beberapa reaksi tersebut menggunakan energi dan beberapa reaksi yang lain melepaskan energi. Anabolisme adalah proses penyusunan senyawa kimia sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Energi yang digunakan dalam anabolisme dapat berupa energi cahaya atau energi kimia. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis. Katabolisme adalah proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana dengan menghasilkan energi yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya. Senyawa organik menyimpan energi di dalam rangkaian atom-atom. Jadi, anabolisme merupakan reaksi endergonik, yaitu reaksi yang memerlukan energi. Jika reaksinya memerlukan energi dalam bentuk panas, reaksinya disebut reaksi endoterm. Sebaliknya, katabolisme merupakan reaksi yang membebaskan energi, sehingga reaksinya bersifat eksorgenik. Jika dalam reaksi tersebut membebaskan energi berupa panas, disebut reaksi eksoterm.

·         Molekul yang Terlibat dalam Metabolisme

Molekul tersebut adalah ATP dan enzim.

1. Adenosin Trifosfat (ATP)

            ATP adalah molekul nukleotida berenergi tinggi yang tersusun atas   gula pentosa, basa nitrogen adenin, dan mengikat tiga gugus fosfat yang disebut trifosfat.

2. Enzim

         Seluruh reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel memerlukan jasa enzim. Berbagai reaksi kimia yang dikendalikan oleh enzim, antara lain respirasi, pertumbuhan, perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, pencernaan, fiksasi nitrogen, dan pembentukan urine.

·         Respirasi Seluler

Respirasi adalah salah satu contoh proses katabolisme, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Zat sumber energi dalam tubuh organisme terdiri atas zat-zat organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, asam amino, dan lain-lain.

1. Glikolisis

Glikolisis berlangsung dalam sitosol (sitoplasma sel). Glikolisis merupakan pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Asam piruvat mempunyai bentuk ionisasi berupa piruvat.

Proses glikolisis menghasilkan tiga senyawa penting, yaitu 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi, dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa. Dalam glikolisis ini, setiap molekul glukosa sebenarnya akan menghasilkan empat molekul ATP, tetapi dua molekul yang terbentuk digunakan untuk beberapa reaksi kimia yang bersifat endergonik.

2. Daur Krebs

Daur krebs melengkapi oksidasi penghasil energi dari molekul organik. Apabila ada molekul oksigen maka piruvat akan masuk ke daur krebs di dalam matriks mitokondria. Sebelum masuk ke daur krebs, piruvat diubah menjadi suatu asetil-koenzim A atau acetil CoA melalui reaksi-reaksi transisi dalam matriks.

3. Transpor Elektron

Sistem transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron merupakan rangkaian reaksi yang berlangsung pada Krista dalam mitokondria. Rangkaian reaksi transpor elektron ini sangat kompleks, tetapi molekul yang berperan adalah NADH dan FAD.

Hasil utama dari respirasi adalah energi. Energi tersebut akan digunakan untuk membentuk ATP, yang selanjutnya akan digunakan untuk proses hidup yang selalu memerlukan energi. Energi terbesar yang dihasilkan oleh proses respirasi berawal dari reaksi transpor elektron. Secara sederhana jumlah ATP yang dihasilkan oleh seluruh proses respirasi sel meliputi tiga tahap, yaitu glikolisis, daur krebs, dan transpor elektron.

·         Respirasi Anaerob atau Fermentasi

Fermentasi adalah kurangnya oksigen dalam tubuh, baik tumbuhan maupun manusia melakukan pembongkaran zat untuk memperoleh energi dalam keadaan anaerob. Fermentasi tidak harus selalu dalam keadaan anaerob. Beberapa jenis mikroorganisme mampu melakukan fermentasi dalam keadaan aerob, misalnya fermentasi asam cuka. Jika dibanding respirasi, sebenarnya fermentasi itu sangat merugikan sel karenadua alesan, yaitu sebagai berikut.

a)    Sering dihasilkan senyawa yang merusak sel, misalnya alkohol.

b)    Dari jumlah mol zat yang sama akan dihasilkan energi lebih rendah.

Fermentasi diberi nama sesuai dengan jenis senyawa akhir yang dihasilkan. Berdasarkan senyawa atau jenis zat  yang dihasilkan, fermentasi dibedakan menjadi fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol, fermentasi asam cuka, dan lain-lain.

·         Fotosistesis

Fotosintesis adalah proses penyusunan pada bagian tumbuhan yang mengandung klorofil dengan bantuan cahaya matahari. Fotosintesis akan membentuk gula (glukosa) dari bahan baku CO2 dan H2O dengan bantuan sinar matahari dan butir klorofil.

     

      1.   Cahaya Matahari

                        Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum, yaitu inframerah, merah, jingga, kuning, biru, nila, ungu, dan ultraungu. Masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang berbeda, sehingga pengaruhnya terhadap proses fotosintesis juga berbeda.

2.   Fotosistem

                  Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri atas klorofil a, kompleks antenna, dan akseptor elektron. Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron. Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi, sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena. Fotosistem dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.

v    Fotosistem I

                                 Fotosistem I sering disebut dengan P700, yaitu pusat reaksi merupakan klorofil yang peka terhadap panjang gelombang 700nm.

v    Fotosistem II

                        Fotosistem II sering disebut dengan P680, yaitu pusat reaksi merupakan klorofil yang peka terhadap panjang gelombang 680nm.

Dari hasil penelitian Van Niel, menyatakan bahwa fotosintesis berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama merupakan reaksi fotokimia atau reaksi terang dan tahap kedua merupakan reaksi termokimia atau reaksi gelap.

a)            Reaksi Terang

            Reaksi fotokimia atau reaksi terang, membutuhkan energi cahaya matahari dan terjadi di Grana atau Tilakoid. Pada reaksi terang terjadi dua langkah reaksi, yaitu reaksi fotolisis dan reaksi fosforilasi. Reaksi fosforilasi berjalan dalam dua tahap, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik.

b)            Reaksi Gelap

   Siklus zat pada reaksi gelap ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson sehingga sering disebut siklus Calvin-Benson. Dan reaksi gelap ini terjadi di Stroma. Siklus Calvin-Benson dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu Fase fiksasi, Fase reduksi, dan Fase regenerasi.

·         Kemosintesis

            Kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik.

·         Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

      Kandungan kalori dalam karbohidrat, lemak, dan protein

            Besarnya energi yang dihasilkan oleh bahan bakar organik seperti karbohidrat, protein, dan lemak biasanya diukur dalam harga satuan yang disebut kalor, dengan alat ukur yang disebut kalorimeter.

      1.   Pembakaran Karbohidrat

            Dari hasil yang diukur pada kalorimeter, untuk 180 gram glukosa menghasilkan 673,2 kkal, yang berarti 1 gram ekuivalen dengan 4,24 kkal. Jadi, 1 gram karbohidrat menghasilkan 4,24 kkal.

      2.   Pembakaran Lemak

            Dari hasil pengukuran dengan kalorimeter ternyata untuk pembakaran 1.612 gram palmitat menghasilkan 15.233,4 kkal. Jadi, 1 gram ekuivalen dengan 9,4 kkal, atau 1 gram lemak menghasilkan 9,4 kkal.

3.    Pembakaran Protein

Dengan metode yang sama diperoleh hasil bahwa untuk 1 gram protein menghasilkan 4,25 kkal.

     

1.         Rantai transpor elektron terjadi di dalam ….

            a.         mitokondria bagian luar

            b.         sitoplasma

            c.         membran sel

            d.         membran mitokondria bagian dalam

            e.         matriks mitokondria

2.         Dalam peristiwa glikolisis dihasilkan ….

            a.         asam piruvat, NADH, dan ATP

            b.         asam piruvat dan fruktosa-1.6-bifosfat

            c.         fosfogliseraldehid, NADH, dan ATP

            d.         fosfogliseraldehid dan ATP

            e.         fosfogliseraldehid, NAD, dan asam piruvat

3.         Fermentasi yang berlangsung dalam lingkungan aerob, misalnya pada peristiwa fermentasi ….

            a.         asam laktat                                                   

            b.         alkohol

            c.         asam leleh

            d.         uap air

            e.         asam cuka

4.         Reaksi-reaksi kimia di dalam sel yang berkaitan dengan penyusunan dan pembebasan energi disebut ….

            a.         anabolisme

            b.         metabolisme

            c.         fermentasi

            d.         katabolisme

            e.         fotosintesis

5.         Bagian dari enzim yang terbentuk dari protein disebut ….

            a.         gugus prostetik

            b.         holoenzim

            c.         apoenzim

            d.         koenzim

            e.         katalis

6.         Ketika makanan dikunyah, makanan akan bercampur dengan saliva yang mengandung enzim ….

            a.         amilase

            b.         maltase

            c.         sukrase

            d.         ptialin

            e.         lactase

7.         Glukosa yang telah dipecah dalam saluran pencernaan, selanjutnya digunakan sebagai substrat ….

            a.         asimilasi

            b.         respirasi

            c.         osmosis

            d.         fermentasi

            e.         fotosintesis

8.         Oksidasi asam lemak terjadi di ….

            a.         membran luar mitokondria

            b.         matriks mitokondria

            c.         nukleus

            d.         sitoplasma

            e.         membran dalam mitokondria

9.         Respirasi merupakan rangkaian reaksi yang dapat dikelompokkan menjadi tiga tahap reaksi. Berikut ini urutan tahap reaksi dalam respirasi, yaitu ….

            a.         transpor elektron – glikolisis – siklus krebs

            b.         glikolisis – tanspor elektron – siklus  krebs

            c.         siklus krebs – glikolisis – transpor elektron

            d.         glikolisis – siklus krebs – transpor elektron

            e.         siklus krebs – transpor elektron – glikolisis

10.       Respirasi pada tingkat sel terjadi di dalam ….

            a.         badan golgi

            b.         nukleus

            c.         mitokondria

            d.         sitoplasma

            e.         ribosom         

11.       Pada reaksi akhir dari glikolisis, fosfo-enol piruvat (PEP) akan diubah menjadi ….

            a.         glukosa-6-fosfat

            b.         fruktosa-6-fosfat

            c.         ATP

            d.         ADP

            e.         asam piruvat

12.       Tahap pertama oksidasi asam lemak, dikatalisa oleh ….

            a.         asil-KoA sintetase

            b.         asil lemak KoA

            c.         adenilat asil lemak

            d.         anorganik pirofosfatase

            e.         karnitin asil transferase

13.       Asam amino dapat masuk ke dalam siklus krebs melalui jalur berikut ini, kecuali ….

            a.         melalui asetil KoA

            b.         melalui fumarat

            c.         melalui malat

            d.         melalui a-ketoglutarat

            e.         melalui suksinat

14.       Koenzim adalah gugus prostetik yang menyatu dengan apoenzim. Contoh koenzim adalah ….

            a.         vitamin

            b.         mineral

            c.         protein

            d.         lemak

            e.         hormon

15.       Berikut ini merupakan sifat-sifat enzim sebagai biokatalisator, kecuali ….

            a.         enzim sebagai protein

            b.         bekerja secara spesifik

            c.         berfungsi sebagai katalis

            d.         diperlukan dalam jumlah banyak

            e.         dapat bekerja secara bolak-balik

16.       Air ludah di dalam mulut kita mengandung enzim amilase. Substrat amilase adalah ….

            a.         NADH

            b.         asetil koenzim A

            c.         amilum

            d.         piruvat

            e.         glukosa

17.       Berikut ini adalah faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi kerja enzim, kecuali ….

            a.         suhu

            b.         penghambat

            c.         PH

            d.         aktivator

            e.         produk

18.       Pernyataan berikut ini yang benar, kecuali ….

            a.         metabolisme berjalan dua arah

            b.         metabolisme tidak bersifat bolak-balik

            c.         metabolisme terjadi di dalam sel

            d.         metabolisme dibedakan menjadi katabolisme dan anabolisme

            e.         metabolisme bersifat bolak-balik

19.       Setelah asam lemak memasuki mitokondria, oksidasi asam lemak terjadi dalam ….

            a.         2 tahap utama

            b.         3 tahap utama

            c.         1 tahap utama

            d.         5 tahap utama

            e.         4 tahap utama         

20.       Pada glikolisis, glukosa-6-fosfat mengalami perubahan struktur menjadi ….

            a.         fruktosa-6-fosfat

            b.         fruktosa-1, 6-difosfat

            c.         fosfogliseraldehid

            d.         1, 3-difosfogliserat

            e.         3-fosfogliserat

Nuryanti Mursalina

XII - IPA B