METABOLISME

Metabolisme adalah proses kimiawi yang terjadi pada makhluk hidup.

·         Metabolisme dibagi menjadi dua yaitu :

1.      Katabolisme

Definisi : PENGURAIAN, desimilasi, pembongkaran mol

Ciri –ciri : Eksergonik (melepaskan energi)

   Substrat awal molekul besar → produk molekul kecil

Contoh : Respirasi aerob dan anaerob

Fungsi : Sebagai energi dan untuk sintesis mol

2.    Anabolisme

Definisi : PEMBENTUKAN, sintesis, asimilasi, penyusunan / sintesis mol

Ciri-ciri : Endergonik (penyimpanan energi)

 Substrat awal molekul besar → produk molekul kecil

ENZIM

·         ENZIM : Protein yang bertindak sebagai katalis di dalam tubuh makhluk hidup.

·         Enzim = biokatalisator

·         Denaturasi : rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan enzim tidak dapat lagi berikatan dengan substratnya.

·         Renaturasi : kembalinya bentuk enzim yang rusak ke bentuk sebelum rusak.

·         Enzim intraseluler : enzim yang bekerja di dalam sel.

·         Enzim ekstraseluler : enzim yang dikeluarkan dari dalam sel untuk melakukan fungsinya.

·        
Fungsi enzim :

1.    Mempercepat reaksi, tapi tidak ikut bereaksi

2.    Menurunkan energi aktivasi (agar manusia tidak lelah)


Ciri-ciri enzim :

1.    Bekerja spesifik (tiap enzim fungsinya berbeda-beda)

2.    Dibutuhkan dalam jumlah sedikit

3.    Merupakan protein

4.    Mudah rusak oleh panas (denaturasi)

5.    Bekerja bolak balik (reversibel)

       
        Komponen enzim :

1.    Komponen protein (APOENZIM)

2.    Komponen non-protein (KOFAKTOR)

·      Ion anorganik = membuat fungsi enzim lebih efektif

·      Ion organik (koenzim) = memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim yang lain

3.    Gugus prostetik = memberi kekuatan tambahan terhadap kerja enzim

è Enzim yang terikat dengan kofaktor disebut holoenzim

      
       Cara kerja enzim :

1.    Teori gembok dan kunci (Lock and Key)

·       Enzim tidak fleksibel à bentuk sisi aktif sangat spesifik

·      Enzim dan substart akan bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk ke dalam gembok.

2.    Teori kecocokan yang terinduksi (Induced Fit)

·      Enzim lebih fleksibel -> sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku

·      Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim,bentuk sisi aktif termodifikasi bentuknya melingkupi enzim.

      

       Faktor-faktor yang mempengaruhi cara kerja enzim :

1.    Suhu

·      Suhu ↓ = enzim inaktif

·      Suhu ↑ = enzim rusak (denaturasi)

·      Enzim bekerja optimal pada suhu 30⁰ C

2.    pH

·      Bekerja optimal pada pH netral (6-8)

3.    Konsentrasi enzim

·      Konsentrasi enzim ↑ = kecepatan reaksi ↗

·      Hanya dibutuhkan sejumlah kecil enzim untuk mengkatalis sejumlah besar substrat

4.    Konsentrasi substrat

·      Jumlah enzim tetap, konsentrasi substrat ↑ = kecepatan reaksi ↗

·      Namun, pada saat semua sisi aktif enzim bekerja, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan reaksi enzim lebih lanjut (Vmax).

5.    Aktivator dan Inhibitor

·      Aktivator : molekul yang mempermudah ikatan antara enzim dengan substratnya.

·      Inhibitor : molekul yang menghambat ikatan enzim dengan substratnya.

a)  Inhibitor kompetitif

Zat inhibitor bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim.

b)  Inhibitor non kompetitif

Zat inhibitor tidak bersaing dengan substrat, tapi dapat mengubah sisi aktif enzim sehingga sisi aktif tersebut tidak berfungsi.

KATABOLISME

A.   Respirasi Aerob

Tahapan respirasi aerob :

1.      Glikolisis

2.      Dekarboksilasi oksidatif

3.      Siklus Krebs

4.      Sistem Transpor Elektro

PROSES PEROMBAKAN GLUKOSA

** GLIKOLISIS **

            Terjadi di sitosol/sitoplasma

1.    Glukosa (6C) diubah menjadi 2 asam piruvat (3C).

2.    Proses perubahan tersebut menghasilkan 2 asam piruvat, 2 ADH, dan 2 ATP.

** DEKARBOKSILASI OKSIDATIF **

            Terjadi di matriks mitokondria

1.    2 asam piruvat (3C) diubah menjadi 2 asetil koA (2C).

2.    Proses tersebut menghasilkan 2 NADH dan menyebabkan 2 CO2 terbuang.

** SIKLUS KREBS **

            Terjadi di matriks mitokondria

1.    Asam piruvat mentransfer 2 atom karbonnya ke oksaloasetat membentuk sitrat. Koenzima A dilepaskan dari asetil KoA.

2.    Penambahan dan pelepasan H2O mengubah sitrat menjadi asam isositrat

3.    Asam isositrat melepaskan gugus karboksil dalam bentuk CO2 dan terbentuk asam A-ketoglutarat.

4.    Asam A-ketoglutarat berikatan dengan molekul koenzim A membentuk suksinil Ko-A. Suksinil Ko-A berubah menjadi asam suksinat.

5.    Asam suksinat berubah menjadi asam fumarat.

6.    Asam fumarat berubah menjadi asam oksaloasetat yang akan digunakan dalam siklus Krebs selanjutnya.

7.    Proses tersebut menghasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan 2 ATP.

** SISTEM TRANSPOR ELEKTRON **

            Terjadi di krista mitokondria. Sebagai akseptor hidrogen terakhir (O2).

1.    NADH dan FADH₂ yang dihasilkan dari siklus Krebs dan glikolisis memberikan elektron dan H⁺ ke sistem transpor elektron.

2.    Oleh karena elekstron bergerak melalui sistem transpor, H⁺ dipompa keluar dari membran dalam mitokondria. Konsentrasi H⁺ di luar membran mitokondria menimbulkan gradien elektron antara bagian luar dan bagian dalam membran dalam mitokondria. Akibatnya ion H⁺ kembali menuju bagian dalam membran dalam mitokondria melalui ATP sintase.

3.    Dari 10 NADH dihasilkan 10 H₂O dan 30 ATP. Sedangkan dari 2 FADH₂ dihasilkan 2 H₂O dan 4 ATP. Total jumlah hasil ATP dari proses ini adalah 34 ATP.

Total jumlah ATP dari proses perombakan glukosa adalah 38 ATP.

B.    Respirasi Aerob

Contoh :

1.      Fermentasi alkohol (Saccharomyces cereviseae)

Glukosa → 2 asam piruvat + 2 NADH + 2 ATP          

                              ↓   piruvat dekarboksilase

                    2 CO² keluar

        Dihasilkan 2 asetal dehid

                                ↓   alkohol dehidrogenase

                        Etanol (C₂H₅OH)

2.      Fermentasi asam laktat (sel hewan)

Glukosa → 2 asam piruvat + 2 NADH + 2 ATP

                               ↓    piruvat dehidrogenase

                       Asam laktat

ANABOLISME

A.   Asimilasi

·         Penyusunan zat organik dari zat-zat anorganik

·         Contoh : fotosintesis, kemosintesis

·         Asimilasi N à sintesis protein

FOTOSINTESIS

·         Proses penyusunan zat organik (gula) dari zat-zat anorganik (CO₂ dan H₂O) dengan bantuan sinar matahari

·         Unsur-unsur yang dibutuhkan :

                                                 i.     CO₂ → difiksasi dari udara

                                               ii.     Sinar matahari (sinar biru/violet dan sinar merah)

                                              iii.     Klorofil

·         Organel kloroplas :

i.      Tilakoid = untuk menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia

ii.    Grana = tumpukan tilakoid

iii.   Stroma = fluida kental

·         Reaksi terang (terjadi pada grana)

§  Diperlukan H₂O,sinar matahari, klorofil a dan b

§  Hasil = O₂, NADPH, ATP

§  Jalur siklik = membentuk siklus, menghasilkan ATP saja

§  Jalur non-siklik = menghasilkan ATP dan NADPH

·         Reaksi gelap (terjadi pada stroma)

§  Diperlukan CO₂, RUBP, NADPH, ATP

§  Hasil = Glukosa