METABOLISME SEL DAN ENZIM

• Kelompok 5 :Sri Kismiati 1021211067Stephanus Robby S P 1021211068Surya Hadi Pranata 1021211069Tri Lestari 1021211070Tri Utami 1021211071Utari Wijayanti 1021211072Vianita Tri Hapsari 1021211073

Metabolisme

• Metabolisme dalam bahasa Yunani yaitu metabole yang artinya “berubah”.

• Metabolisme adalah suatu sifat baru dari kehidupan yang muncul dari interaksi sifat spesifik antara molekul di dalam lingkungan sel yang teratur dengan baik.

Komponen Enzim

• Berdasar penyusunnyaA. Enzim sederhana1. Senyawa2. ProteinB. Enzim kompleks atau konjugasi, yaitu holoenzimholoenzim terdiri dari:• Komponen protein• Komponen non protein (gugus prostetik)

Reaksi Kimia

• Koenzim + S (-)• Apoenzim + S (-) Apoenzim + Koenzim + s (+, menhasilkan

P)

holoenzim

Sifat – sifat Enzim

1. Merupakan senyawa protein2. Berupa koloid3. Bekerja secara spesifik4. Bekerja secara bolak-balik5. Dapat bereaksi dengan substrat6. Diperlukan dalam jumlah sedikit

MEKANISME KERJA ENZIM

Enzim(enzyme) adalah makromolekul yang bekerja sebagai katalis(catalyst), agen kimiawi yang mempercepat reaksi tanpa ikut terkonsumsi oleh reaksi.

Energi aktivasi (activation energy) yaitu sejumlah energi yang dibutuhkan unutk mendorong reaktan melewati suatu penghalang, atau bukit, energi, sehingga bagian reaksi menuruni bukit dapat dimulai atau energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan-ikatan reaktan.

Secara termodinamis, reaksi ini eksergonik, dengan AG negatif, dan reaksi berlangsung secara spontan. Akan tetapi, energi aktivasi (EA) menghadirkan penghalang yang menentukan laju reaksi. Reaktan harus menyerap cukup energi untuk mencapai puncak penghalang energi aktivasi sebelum reaksi dapat terjadi.

Pemberian energi, atau aktivasi, reaktan dipresentasikan oleh bagian grafik yang menuruni bukit, saat kandungan energi bebas molekul-molekul reaktan meningkat. Di puncak, reaktan berada pada kondisi tak stabil yang dikenal sebagai kondisi transisi: Reaktan diaktivasi; dan ikatan-ikatan kimia dapat diputus.

Fase berikutnya yaitu pembentukan ikatan, bersesuaian dengan bagian kurva yang menuruni bukit, yang menunjukkan hilangnya energi bebas dari molekul.

Enzim mengkatalisis reaksi dengan cara menurunkan penghalang EA, memungkinkan molekul-molekul reaktan menyerap cukup energi untuk kondisi transisi bahkan pada suhu sedang. Di reaksi ini enzim mempercepat reaksi.

Bagaimana Enzim Menurunkan Penghalang EA

Kespesifikan Enzim terhadap Substrat

Enzim akan berikatan dengan substrat membentuk kompleks enzim substrat. Ketika enzim dan substrat bergabung, kerja enzim mengubah substrat menjadi produk reaksi.

Setiap tipe enzim memiliki situs aktif khas yang berkombinasi secara spesifik dengan substratnya, molekul reaktan yang digarap oleh enzim. Enzim sedikit berubah bentuk ketika berikatan dengan substrat(Kecocokan terinduksi/induced fit theory)

Enzim + Substrat

Kompleks Enzim-

Substrat

Enzim + Produk

ENZIM

Substrat

Kompleks enzim substart

Model Mekanisme Kerja Enzim 1. Teori Gembok –Kunci/Lock and Key Theory

ENZIM

Produk

2. Teori Kecocokan yang Terinduksi/Induced Fit Model

Comparison/PerbandinganTEORI GEMBOK KUNCI

• Tokoh : Emil Fischer• Tahun : 1898• Sisi aktif:Bentuk spesifikTidak Fleksibel terhadap

substrat yang masuk.Substrat mengikuti sisi aktif.

TEORI KECOCOKAN YANG TERINDUKSI

• Tokoh : D. Koshland• Tahun : 1966• Sisi Aktif:Sisi aktif enzim bersifat

fleksibel terhadap subsrat yang masuk.

Sisi aktif mengikuti bentuk substrat.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM

- SUHU- PH- AKTIVATOR ATAU INHIBITOR- KONSENTRASI ENZIM DAN SUBSTRAT

KATABOLISME

Proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana.

Contoh Katabolisme :1. Respirasi Aerob2. Respirasi Anaerob

PERNAPASAN AEROB

Dalam pernapasan ini, mikroba menggunakan glukosa atau zat organik yang lain sebagai substrat untuk dioksidasikan menjadi karbondioksida & air. Sedangkan mikroba mendapat energi-energi yang terlepas sebagai hasil pembakaran 1 gram mol glukosa 675 kal.

Persamaan Kimia menggunakan glukosa sebagai substrat.C6H12O6 + 6O2 CO2 + 6H2O + 675 kal

Glukosa

Jika pengoksidasian substrat tidak sempurna, maka energi yang timbul tidak sebanyak yang di slide sebelumnya. Pernapasan ini dilakukan oleh Genus Acetobacter, substrat yang dioksidasi Alkohol(etanol) energi yang diperoleh tidak banyak.

Menurut persamaan reaksi berikut.CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 116 kal

Etanol

Pada reaksi di atas, pengoksidasian alkohol tidak sempurna. Hasil akhir bukan berupa CO2 dan H2O, melainkan air dan suatu zat organik asam cuka. Asam masih berupa timbunan energi.

Respirasi aerob juga melalui tahap-tahap sebagai berikut:• Glikolisis• Dekarboksilasi Oksidatif• Siklus Krebs• Transpor elektron

1) Glikolisis- Yaitu peristiwa penguraian satu molekul glukosa

menjadi asam piruvat, NADH dan ATP.- NADH (nikotinamida adenin dinukleotida

hidrogen).- Berlangsung di dalam sitoplasma.- Hasil akhir:

a. Atom molekul 6C (glukosa) berubah menjadi 3C (piruvat) sebanyak 2 mol,

b. Energi total yang dihasilkan 2 ATP,c. Dua molekul NADH akan ditrasnfer ke rantai

transpor elektron.

GLIKOLISIS

2)Dekarboksilasi Oksidatif

• Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif.

• Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs.

• Hasil akhir :a. 2 asetil koenzim Ab. 2 CO2

c. 2 NADH.

Dekarboksilasi Oksidatif

3) Siklus Krebs- Diambil dari nama Hans Krebs- Berlangsung didalam mitokondria- Mengubah asetil KoA menjadi asam sitrat.- Hasil akhir:

a. Piruvat berubah menjadi asetil KoA, menghasilkan 2 mol NADH karena yang terlibat adalah 2 atom piruvat,

b. Dihasilkan 1 FADH2 dan 4 NADH,

c. Dihasilkan 1 ATP dan 3 gas CO2.

SIKLUS KREBS

4) Transport Elektron- Elektron dan H+ dari NADH dan FADH2

dibawa dari substrat satu ke substrat yang lain.

- Hasil akhir:a. Dihasilkan 30 ATP dari 10 NADH + 502

b. Dihasilkan 4 ATP dari 2 FADH + O2

TRANSPOR ELEKTRON

Respirasi AnaerobAdalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.

Beberapa mikroba dapat hidup tanpa menggunakan oksigen bebas. Bahkan ada yang mati jika terkena udara bebas. Contohnya: strepcoccus lactis, mikroba ini tidak dapat memanfaatkan oksigen bebas karena tidak mempunyai enzim untuk mereduksikan oksigen.

Pernafasan anaerob dapat terlaksana dengan 2 cara:1. Pernapasan anaerob antar molekul2. Pernapasan anaerob intermolekul

Penjelasan1. Pernapasan anaerob antar molekul hampir sama dengan pernapasan aerob, bedanya pada pernapasan antar molekul oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasikan substrat tidak diperoleh dari udara bebas, melainkan dari suatu senyawa pula. Penerima hidrogen dapat berupa zat-zat seperti nitrat, nitrit, karbonat, atau sulfat.

Misal: 2H2O + 5S + 6HNO3 N2 + 5H2SO4 + EnergiDalam reaksi tersebut, S dioksidasi menjadi SO4, sedang HNO3 direduksi menjadi N2.

2. Pernapasan intra molekul terjadi pengubahan suatu molekul tanpa mengalami oksidasi sama sekali. Bagian dari suatu molekul kehilangan atom-atom H, sedangkan bagian-bagian lain dari molekul tersebut mendapat tambahan atom-atom H.

Contoh: Proses alkoholisasi oleh sel-sel saccharomyces dengan glukosa sebagai substrat.C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 31,2 kal

Glukosa Etanol

Respirasi anaerobik sering juga disebut Fermentasi.

FERMENTASI

Fermentasi memungkinkan sebagian sel dapat menghasilkan ATP tanpa bantuan oksigen.

Bagaimana Makanan dapat dioksidasi tanpa oksigen???

Ingat oksidasi mengacu pada kehilangan elektron yang berpindah ke setiap ekseptor elektron, tidak hanya oksigen. Glikolisis mengoksidasi glukosa menjadi dua molekul piruvat. Agen pengoksidasi selama glikolisis ialah NAD+, bukan oksigen.

Fermentasi merupakan prombakan parsial gula yang terjadi tanpa bantuan oksigen.

Dua jenis fermentasi yang umum ialah fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

• Pada fermentasi alkohol, piruvat dibuah menjadi etanol(etil alkohol) dalam dua langkah. Langkah pertama melepaskan karbon dioksida(CO2) dari piruvat yang diubah menjadi senyawa asetildehida berkarbon dua. Dalam langkah ke-2, asetildehida direduksi oleh NADH menjadi etanol. Ini meregenerasikan pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis. Fermentasi alkohol oleh ragin suatu jamur(fungus) digunakan dalam pembuatan bir dan anggur.

• Selama fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya tanpa melepas CO2. (Laktat merupakan bentuk terinonisasi dari asam laktat). Fermentasi asam laktat oleh fungsi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yogurt.

Perbandingan antara fermentasi dan respirasi:

Perbedaan utama dari kedua proses ini ialah mekanisme yang sangat berbeda untuk mengoksidasi NADH kembali ke NAD+, sesuatu yang dibutuhkan untuk mempertahankan glikolisis.

Pada fermentasi, akseptor elektron akhir ialah molekul seperti piruvat(fermentasi asam laktat) atau asetaldehida(fermentasi asam laktat), sebaliknya pada respirasi, akseptor akhir untuk elektron dari NAOH ialah oksigen

Fotosintesis Yaitu peristiwa penyusunan zat organik dari zat anorganik dengan pertolongan energi cahaya.

Fotosintesis

Reaksi sederhananya:

Fungsi utama fotosintesis : • memproduksi zat makanan berupa glukosa. Glukosa

menjadi bahan bakar dasar pembangun zat makanan lainnya, yaitu lemak dan protein dalam tubuh tumbuhan. Zat-zat ini menjadi makanan bagi hewan maupun manusia.

• Fotosintesis membantu membersihkan udara, yaitu mengurangi kadar CO2 (karbon dioksida) di udara karena CO2 adalah bahan baku dalam proses fotosintesis. Sebagai hasil akhirnya, selain zat makanan adalah O2 (Oksigen) yang sangat dibutuhkan untuk kehidupan.

• Kemampuan tumbuhan berfotosintesis selama masa hidupnya menyebabkan sisa-sisa tumbuhan yang hidup masa lalu tertimbun di dalam tanah selama berjuta-juta tahun menjadi batubara menjadi salah satu sumber energi saat ini.

Percobaan tentang fotosintesisa) Jan Ingenhousz

b) Theodor Wilhem Engelmann

c) Julius von Sachs

d) Robert Hill dan F.F Blackman

Cahaya yang berperan dalam fotosintesis- Di dalam kloroplas terkandung beebrapa jenis

pigmen, yaitu:a) Klorofil a,

- Menyerap cahaya merah dan biru-ungu.- Berperan dalam reaksi terang.- Berwarna hijau karena memantulkan cahaya warna hijau.

b) Klorofil b,- Menyerap cahaya biru dan oranye.- Memantulkan cahaya hijau-kuning.

c) Karotenoid- Menyerap cahaya biru-hijau.- Memantulkan cahaya kuning-oranye.

Reaksi Gelap/SIKLUS CALVIN• Reaksi gelap adalah tahap fotosintesis yang

tidak memerlukan cahaya.Reaksi ini merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang.

• Reaksi Gelap terjadi di bagian stroma.• Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH,

yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas.

• Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme, juga menghasilkan APG (asam fosfogliserat), ALPG (fosfogliseraldehid), RDP (ribulosa difosfat) .

• Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

• Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap.

• Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan : – Fase fiksasi,– Fase reduksi, dan – Fase regenerasi

KEMOSINTESISKemosintesis menunjukkan proses penyusunan bahan organic (karbohidrat) dan dari H2O dan CO2 dengan menggunakan energi kimia. Kemosintesis terjadi pada berbagai kelompok bakteri. Misal pada bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hydrogen, dan bakteri metana.a. Bakteri NitrifikasiContoh pada bakteri nitrit (Nitrosococcus dan Nitrosomonas) serta bakteri nitrat (Nitrobacter dan Bactoderma). Perhatikan reaksi berikut!1) 2NH3 + 3O2 2 HNO2 +2 H2O +energi

2) 2HNO3 +O2 2 HNO3 +Energi

b. Bakteri Belerang Contoh bakteri belerang yaitu Baggiatoa

dan Thiospirillium. Perhatiakn reaksi berikut!2 H2S +O2 2S + 2H2O +energy

Perbedaan antara fotosintesis dengan kemosintesis dapat dilihat dalam table berikut.

No. Tinjauan Fotosintesis Kemosintesis

1 Sumber energi

Cahaya Zat Kimia

2 Pelaku Organisme berKlorofil

Organisme tidak berklorofil

3 CO2 dan H2O

CO2 dan H2O C, H, O, N,S, P (glukosa, nitrat, sulfat, fosfat)