2. KONSEP METABOLISME
Beberapa bahan makanan
sumber karbohidrat.
Pernahkah Anda
memikirkan bagaimana
bahan tersebut dibentuk?
Bagaimana bahan-bahan
tersebut diproses oleh
tubuh kita, sehingga
mampu menghasilkan
energi dan berbagai zat
yang berguna dan zat yang
tidak berguna bagi tubuh?
3. MATERI METABOLISME
Pengertian Metabolisme
Enzim (struktur enzim, sifat-sifat, cara kerjanya dan
faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim)
Katabolisme
Respirasi
Anabolisme
Fotosintesis
5. METABOLISME
adalah keseluruhan reaksi biokimia beserta
perubahan energi yang menyertainya yang
berlangsung dalam sel tubuh organisme.
Dalam metabolisme, sel mengubah zat menjadi zat
lain yang diperlukan tubuh. Untuk mengubah zat
tersebut sel memerlukan energi.
6. Metabolisme dibedakan menjadi dua
1. Anabolisme
adalah penyusunan senyawa kompleks (organik) dari
senyawa sederhana (anorganik) dengan bantuan energi dari
luar sehingga reaksinya termasuk endotermis (endergonik).
2. Katabolisme
adalah peristiwa pemecahan senyawa kompleks
(organik) menjadi senyawa sederhana (anorganik) dan
membebaskan energi, sehingga reaksinya termasuk
eksotermis (eksergonik)
Metabolisme akan berlangsung apabila tersedia:
materi (zat) yang bereaksi
energi
enzim.
7. ENZIM
Enzim sebagai suatu senyawa organik yang
tersusun atas protein yang berfungsi sebagai
biokatalisator.
Biokatalisator adalah senyawa yang dapat
membantu mempercepat reaksi kimia tanpa ikut
bereaksi.
Enzim disintesis di dalam sel hidup, tetapi
aktivitasnya tidak selalu di dalam sel.
9. STRUKTURNYA ENZIM (HOLOENZIM) terdiri atas :
a. Apoenzim yang berupa protein
b. Gugus prostetik yang nonprotein.
Gugus prostetik dibedakan menjadi kofaktor dan koenzim.
1) Kofaktor adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul anorganik
yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, K+, Fe2+, atau ion
logam lainnya.
2) Koenzim adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul organik
nonprotein, yang terikat renggang dengan enzim.
Koenzim mempunyai peranan yang terkait dengan sifat katalisasis enzim.
Umumnya koenzim berupa vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide
Adenine Dinucleotide), dan FAD+ (Flavin Adenine Dinucleotide).
Apoenzim dan gugus prostetik yang bersatu disebut HOLOENZIM
11. TEORI KERJA ENZIM
1. Teori kunci-gembok (lock and key hypothesis) dari
Emil Fischer: substrat memiliki bentuk yang sesuai
dengan enzim
2. Teori ketepatan induksi (induced fit)
dari Daniel Koshland: substrat tidak selalu sama dengan
enzim, substrat menginduksi sisi aktif enzim
12. Sifat-sifat enzim
a. Biokatalisator, mampu mempercepat reaksi kimia, tetapi
tidak ikut bereaksi.
b. Tersusun dari protein
c. Bersifat khusus/khas, hanya bekerja pada zat tertentu.
d. Tidak tahan panas, enzim akan bekerja aktif pada suhu
normal 30-37°C.
e. Bekerja dapat bolak-balik
f. Kerjanya dipengaruhi faktor lingkungan, misalnya suhu, pH,
inhibitor dan aktivator.
Adanya enzim menurunkan energi pengaktifan.
14. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA
ENZIM
1. Suhu,
2. pH
3. Konsentrasi enzim
4. Konsentrasi substrat
5. Pengaruh Hasil akhir
6. Zat penghambat (inhibitor)
15. INHIBITOR
1. Inhibitor Reversibel (tidak
berikatan kuat dengan enzim)
a. Inhibitor kompetitif, berikatan
pada sisi aktif
b. Inhibitor non kompetitif,
berikatan bukan pada sisi aktif
2. Inhibitor Irreversibel
Berikatan dengan sifat aktif
enzim secara kuat sehingga
tidak dapat terlepas.
Enzim menjadi tidak aktif
dan tidak dapat kembali
seperti semula (irreversibel)
16. Penamaan Enzim
Enzim pada umumnya diberi nama sesuai dengan
substratnya dan diberi akhiran se,
contohnya:
- Enzim selulase yang menguraikan selulosa,
- Enzim lipase yang menguraikan lipid atau lemak
- Enzim protease yang menguraikan protein.
18. KATABOLISME
merupakan proses pemecahan atau penguraian
senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa
lebih sederhana dengan menghasilkan energi.
Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen,
penguraian zat untuk menghasilkan energi pada
organisme dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu
1. Respirasi Aerob
2. Respirasi Anaerob
19. 1. Respirasi Aerob atau Respirasi Seluler
Proses pembebasan energi yang tersimpan dalam suatu
senyawa melalui proses reaksi kimia yang kompleks
menggunakan oksigen.
2. Respirasi anaerob atau Fermentasi
Proses pemecahan molekul substrat di dalam tubuh
organisme tanpa oksigen.
Respirasi anaerob terdiri dari:
a. Fermentasi Asam Laktat
b. Fermentasi Alkohol
20. 1. RESPIRASI AEROB
Respirasi Aerob adalah respirasi yang
membutuhkan oksigen.
Respirasi Aerob berlangsung melalui 4 tahap yaitu:
a. Glikolisis
b. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat
c. Daur Krebs
d. Transpor Elektron.
21. Respirasi Aerob (respirasi seluler)
Rangkaian
respirasi seluler:
1. Glikolisis
2. Dekarboksi-lase
asam piruvat
3. Daur Krebs
4. Transpor
elektron
23. GLIKOLISIS
Proses pengubahan 1 molekul glukosa (6 C)
menjadi 2 molekul asam piruvat (3 C)
Berlangsung di sitosol (sitoplasma).
Hasil akhir:
1) 2 Asam piruvat
2) 2 NADH
3) 2 ATP
24. GLIKOLISIS
Proses glikolisis adalah sebagai berikut.
• Pemindahan gugus fosfat dari ATP ke atom
karbon nomor 6 dari glukosa sehingga terbentuk
senyawa glukosa 6 fosfat.
• Glukosa 6 fosfat dikatalisis oleh enzim menjadi
senyawa fruktosa 6 fosfat. ATP lainnya
memindahkan gugus P kedua kalinya kepada atom
karbon nomor 1 sehingga dihasilkan senyawa
fruktosa 1,6 bifosfat.
• Pemecahan secara enzimatik dari fruktosa 1,6
bifosfat menjadi 2 senyawa beratom C tiga buah,
yaitu dihidroksiasetonfosfat dan 3-
fosfogliseraldehid atau PGAL.
25.
26. 2. DEKARBOKSILASE OKSIDATIF ASAM PIRUVAT.
Asam piruvat hasil glikolisis diubah menjadi asetil
KoA
Berlangsung di mitokondria.
Hasil akhir
1. 2 Asetil CoA
2. 2 CO2
3. 2 NADH
27. 3. DAUR KREBS
Asetil KoA berikatan dengan CO2
Tempat berlangsungnya: di matriks mitokondria.
Hasil Akhir:
1. 6 NADH,
2. 2 FADH2,
3. 2 ATP
4. 4 CO2
30. 4. TRANSPOR ELEKTRON
Merupakan serangkaian reaksi yang membawa
elektron ke bagian lainnya..
Sistem ini disebut juga sistem enzim sitokrom.
Terjadi di ruang intermembran mitokondria.
Hasil akhir:
1. Glikolisis : 2 ATP + 2 NADH
2. Dekarbolisasi oksidatif : 2 NADH
3. Daur Krebs : 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2
= 4 ATP + 30 ATP + 4 ATP = 38 ATP – 2 ATP
= 36 ATP
31. Transpor Elektron
Tempat berlangsungnya: dikrista
mitokondria
Hasil akhir: 36 ATP
Reaksinya diawali: NADH dan
FADH, hasil dari daur Krebs,
memberikan ion H+ dan electron
pada sistem transport.
Molekul lain yang ikut berperan:
1. molekul oksigen,
2. senyawa Q (Ubiquinone),
3. enzim sitokrom b
4. enzim sitokrom c1
5. enzim sitokrom c
6. enzim sitokrom a
7. enzim sitokrom a3
32. Transpor electron
Reaksi diawali saat NADH dan FADH memberikan
ion H+ dan electron pada sistem transport
Elektron dari NADH ditransfer ke FADH, lalu ke
koenzim Q, lalu ke sitokrom b,c dan a.
Selanjutnya dari sitokrom a disampaikan ke
Oksigen.
Molekul Oksigen menangkap electron dan
berikatan dengan H dari lingkungan membentuk
H2O
34. 2. RESPIRASI ANAEROB ATAU FERMENTASI
Respirasi yang tidak menggunakan oksigen bebas
disebut respirasi anaerob.
Respirasi anaerob dapat terjadi pada:
- Manusia dan tumbuhan saat kekurangan oksigen atau
kadar oksigen rendah. Misalnya: atlet berlari jauh dengan
kencang atau tumbuhan yang akarnya tergenang air.
- Mikroorganisme seperti saccharomyces.
o Fermentasi bersifat merugikan karena:
1. Dihasilkan senyawa yang merusak sel, misalnya
alkohol.
2. Dihasilkan energi lebih rendah.
35. MACAM-MACAM FERMENTASI
1. Fermentasi Asam Laktat
Asam piruvat Asam laktat + 2 ATP
2. Fermentasi Alkohol
saccharomyces
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP
Fermentasi asam cuka
39. Fermentasi Asam Cuka
• Fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob.
• Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang
dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang
dihasilkan oleh fermentasi alkohol.
43. ANABOLISME
merupakan proses penyusunan senyawa kimia sederhana
menjadi senyawa kimia kompleks.
Anabolisme memerlukan energi dari luar yang digunakan
untuk mengikatkan senyawa-senyawa sederhana menjadi
senyawa yang lebih kompleks.
Berdasarkan energi yang digunakan, Anabolisme dibedakan
:
Fotosintesis yang menggunakan energi sinar matahari.
Kemosintesis yang menggunakan energi kimia.
44. FOTOSINTESIS
Fotosintesis : proses penyusunan molekul kompleks
pada bagian tumbuhan yang mengandung klorofil
dengan bantuan cahaya matahari.
Perangkat fotosintesis:
1. klorofl a;
2. klorofl b;
3. karotenoid (karoten dan xantofil);
4. akseptor elektron.
Hasil utama fotosintesis: gula sederhana (glukosa).
45. Fotosintesis terjadi di bagian tumbuhan yang
mengandung klorofil, terutama pada bagian daun
46. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
FOTOSINTESIS
A, Faktor dalam.
Misalnya: Umur daun, Keadaan stomata, kandungan klorofil
dan Jenis tumbuhan
B. Faktor Luar
Misalnya:
• Kadar konsentrasi CO2
• Ketersediaan air,
• Kelembapan dan suhu udara
• Keadaan cahaya (intesitas, lama dan warna cahaya).
47. CAHAYA MATAHARI
Cahaya matahari terdiri dari beberapa spektrum,
yaitu infra merah, merah, jingga,kuning, hijau, biru,
nila, ungu dan ultra ungu.
Masing-masing memiliki panjang gelombang yang
berbeda, sehingga pengaruh terhadap fotosintesis
juga berbeda.
50. PIGMEN FOTOSINTESIS
Semua tumbuhan hijau memiliki kloroplas.
Pada kloroplas terdapat stroma, grana, tilakoid.
Pada stroma terdapat protein, DNA, enzim,
ribosom, vitamin dan ion logam seperti Mg, Fe dan
Cu.
Pada granum terdapat klorofil a, klorofil b,
karotenoid, lipid atau lemak.
51. FOTOSISTEM
Fotosistem adalah suatu unit yang mampu
menangkap energi cahaya matahari yang terdiri atas
klorofil a, kompleks antena dan akseptor
elektron.
Fotosistem dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Fotosistem I (P700)
Penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a
yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang
gelombang 700 nm, sehingga klorofil a disebut P700
2. Fotosistem II (P680)
Penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a
yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang
gelombang 680 nm, sehingga disebut P680.
52.
53. FOTOSINTESIS
Fotosintesis berlangsung dalam dua
tahap:
1. REAKSI TERANG (FOTOKIMIA)
• menggunakan energi cahaya
• berlangsung di dalam membran
tilakoid
• Terjadi fotolisis dan fosforilasi
• menghasilkan senyawa ATP dan
NADPH dan O2
2. REAKSI GELAP (TERMOKIMIA)
• menggunakan energi ATP dan
NADPH
• berlangsung di dalam stroma
• Terjadi fiksasi CO2
• menghasilkan glukosa
54. REAKSI TERANG
• Aliran elektron nonsiklik
– Menggunakan fotosistem II dan I
– Elektron dari fotosistem II yang pindah, akan diganti oleh
elektron yang didonasikan oleh air
– Mensintesis ATP dan NADPH
– Donasi elektron mengkonversi air menjadi O2 dan 2H+
• Aliran elektron siklik
– Hanya menggunakan fotosistem I
– Elektron dari fotosistem I di-recycle
– Mensintesis ATP
57. REAKSI TERANG
Terjadi tiga proses di dalam
membran tilakoid:
1. Pigmen fotosintesis menyerap
energi cahaya dan melepaskan
elektron yang akan masuk ke
sistem transpor elektron.
2.. Molekul air pecah, ATP dan
NADPH terbentuk, serta oksigen
dilepaskan.
3. Pigmen fotosintesis yang
melepaskan elektron menerima
kembali elektron.
58. REAKSI GELAP (SIKLUS CALVIN-BENSON)
Disebut siklus
Calvin –
Benson
Menghasilkan
glukosa
60. REAKSI GELAP
Tahapan dalam siklus Calvin-Benson:
• Karbon dioksida diikat oleh RuBP menjadi senyawa 6
karbon yang labil. Senyawa 6 karbon ini memecah menjadi
2 fosfogliserat (PGA).
• Masing-masing PGA menerima gugus fosfat dari ATP dan
menerima hidrogen serta elektron dari NADPH. Reaksi ini
menghasilkan PGAL (fosfogliseraldehida). Untuk setiap 6
molekul karbon dioksida yang diikat akan dihasilkan 12
PGAL.
• Dari 12 PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadi
RuBP, dan seterusnya RuBP akan mengikat CO2 yang baru.
• Dua PGAL lainnya akan berkondensasi menjadi glukosa-6-
fosfat. Glukosa-6-fosfat menjadi bahan baku untuk sukrosa
atau tepung pati (amilum).
61. Gambaran umum fotosintesis:
kerjasama reaksi terang dan siklus Calvin
REAKSI
TERANG
CH2O
(gula)
SIKLUS
CALVIN
CO2
O2
Kloroplas
H2O
Cahaya
NADPH
ATP
ADP
NADP
+ P i
62. PERBEDAAN REAKSI TERANG DAN REAKSI
GELAP
Reaksi Terang Reaksi Gelap
1. Energi cahaya ATP, NADPH
2. Reaksi Reaksi Hill
Fotolisis H2O H + O2
ADP+P ATP
NADP+H NADPH
Siklus Calvin
CO2+RuBP glukosa
3 Hasil ATP
NADPH
O2
Glukosa (C6H12O6)
4. Tempat terjadi Grana
(membran tilakoid)
stroma
63. KEMOSINTESIS
Kemosintesis adalah anabolisme yang
menggunakan energi kimia.
Organisme yang melakukan kemosintesis disebut
kemoautotrof. Misalnya bakteri belerang, bakteri
nitrogen
Bakteri belerang
6CO2 + 6H2S C6H12O6 + 6S + 6H2O
64. PERBEDAAN FOTOSINTESIS DAN
KEMOSINTESIS
No. Pembeda Fotosintesis Kemosintesis
1. Bahan baku CO2 dan H2O CO2 dan H2O
2. Sumber energi cahaya Zat kimia
3. Organisme Tumbuhan hijau Beberapa bakteri
4. Hasil Karbohidrat
/glukosa
glukosa
66. Katabolisme berlangsung di dalam mitokondria,
sedangkan anabolisme pada tumbuhan berklorofil
berlangsung pada kloroplas.
Anabolisme menggunakan CO2 dan H2O di dalam
kloroplas dengan bantuan cahaya matahari.
Anabolisme dalam kloroplas meliputi proses
fotokimia (fotolisis dan fosforilasi) dan termokimia
(fiksasi nitrogen dan reduksi CO2).
Produk anabolisme dipakai sebagai bahan
katabolisme, berlangsung di dalam mitokondria
yang menghasilkan ATP atau energi panas.
67. TEKNOLOGI YANG BERKAITAN DENGAN
METABOLISME
Metabolisme anaerob (fermentasi) telah banyak
dikembangkan dalam proses pembuatan bahan pangan.
Beberapa produk fermentasi misalnya roti,
tempe,oncom, tauco, kecap, bir, sake, brem, yoghurt,
nata de coco .
Keuntungan makanan fermentasi
• Cara membuatnya mudah, murah, praktis dan aman.
• Mempunyai bentuk dan aroma yang lebih menarik.
• Menurunkan senyawa beracun. Misalnya antitorisin
pada kedelai.
• Mempertinggi nilai gizi. Misalnya:Rhizopus oligoporus
pada tempe meningkatkan vitamin B12.
