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.
- 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.
- 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.
- 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