Bab 2 membahas tujuan pembelajaran tentang metabolisme, enzim, respirasi, dan fotosintesis. Peserta didik diharapkan dapat menjelaskan proses-proses tersebut dan melakukan percobaan untuk memahami mekanisme kerja enzim, fotosintesis, dan respirasi anaerob.

1. BAB 2

2. Tujuan pembelajaran
Setelah mengikuti proses pembelajaran, peserta didik
diharapkan dapat:
1. Mengidentifikasi sifat dan cara kerja enzim, proses
katabolisme dan proses anabolisme melalui percobaan
2. Menjelaskan sifat dan cara kerja enzim, proses
katabolisme dan anabolisme meliputi bahan, proses, hasil
dan tempat berlangsungnya
3. Menjelaskan konsep respirasi aerob dan anaerob
4. Menjelaskan konsep fotosintesis dan kemosintesis
5. Melakukan percobaan tentang mekanisme kerja enzim,
fotosintesis, dan respirasi anaerob
6. Menyusun laporan hasil percobaan tentang mekanisme
kerja enzim, fotosintesis, dan respirasi anaerob

3. Metabolisme berasal dari kata metabole yang artinya
perubahan.
Berubah disini memiliki dua pengertian, Pertama, Berubah
menjadi lebih kompleks disebut anabolisme, sintesis atau
asimilasi. Kedua, berubah menjadi lebih sederhana disebut
katabolisme atau disimilasi.
Semua proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis,
artinya reaksi itu terjadi melalui keterlibatan enzim.
21

4. Anabolisme : proses pembentukan makromolekul
(lebih kompleks) dari molekul yang lebih
sederhana. Proses pembentukannya memerlukan
energi bebas maka disebut reaksi endergonik.
Katabolisme : proses pemecahan molekul
kompleks menjadi molekul yang lebih
sederhana. Proses ini menghasilkan energi bebas
sehingga disebut reaksi eksergonik.
22

5. SIFAT-SIFAT ENZIM
- Merupakan protein
- Biokatalisator
- Mempercepat reaksi kimia dengan jalan
menurunkan energi aktivasi
- Tidak mengubah kesetimbangan reaksi
- Bekerja sangat spesifik
- Memiliki sisi aktif atau sisi katalitik yaitu bagian
enzim tempat subsrat berkombinasi
- Substrat asing yang berfungsi menghambat reaksi
disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat
reaksi disebut aktivator
- Termolabil
23

6. ENZIM BEKERJA SPESIFIK

7. Faktor2 yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim
Konsentrasi substrat
Konsentrasi enzim
Suhu
pH
Aktivator dan inhibitor
24

8. Grafik Hub Kecepatan reaksi dengan Konsentrasi Enzim
Grafik Hub Kecepatan reaksi dengan konsentrasi Subrat
Konsentrasi Enzim
Konsentrasi Substrat
Kecepatan
reaksi
Kecepatan
reaksi
semua substrat
telah terikat enzim
semua enzim
telah mengikat substrat

9. Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim
a. Temperatur b. Perubahan pH

10. Enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi
Energi pengaktifan tanpa
katalis
Tanpa enzim
Dengan enzim
substrat
Energi pengaktifan dengan katalis
Energi reaksi
produk

11. Inhibitor Enzim

12. Cara Kerja Enzim
Substrat + Enzim  Kompleks enzim-substrat  Enzim + Produk
Kunci Gembok (lock and key)
Induksi Pas (inducet fit)
Substrat
Enzim
Produk
Sisi aktif
Substrat
Enzim
Sisi aktif
Produk

13. Komponen Enzim

14. Nomenklatur dan Klasifikasi Enzim
Enzim diberi nama dengan menambah akhiran –ase pada nama
substrat yang diubah oleh enzim tersebut.
Maltosa Glukosa
Enzim maltase
Penggolongan enzim:
a. Golongan hidrolase, enzim yang dengan penambahan air atau
dengan adanya air dapat mengubah suatu substrat menjadi
hasil akhir, misalnya karboksilase, protease, dan lipase.
b. Golongan desmolase, yaitu enzim yang dapat memecah ikatan
C – C atau C – N, misalnya enzim peroksidase, dehidrogenase,
katalase, dan transaminase.

15. Respirasi Sel
1. Respirasi merupakan proses oksidasi
senyawa organik secara terkendali untuk
membebaskan energi bagi pemeliharaan dan
perkembangan makhluk hidup
2. Berdasarkan kebutuhan terhadap
tersedianya oksigen bebas,dibedakan atas :
- Respirasi aerob
- Respirasi anaerob
25

16. Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu:
 Glikolisis
 Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
 Daur Krebs
 Sistem Pengangkutan Elektron
26

17. Glikolisis
 Berlangsung di sitoplasma
 Berlangsung secara anaerob
 Mengubah 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2
molekul asam piruvat (C3)
 Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk
tiap molekul glukosa

18. Glikolisis
Glukosa (C6)
Glukosa 6 - fosfat
Fruktosa 6 - fosfat
Heksokinase
Fosfoglukoisomerase
ATP
ADP
Fruktosa 1.6 - difosfat
ATP
ADP
2 Gliseraldehid 3 - fosfat
Fosfofruktokinase
Aldolase
DHAP
2 1,3- difosfogliserat
NADH
2 3- fosfogliserat
ADP
ATP
2 2 -fosfogliserat
H2O

19. 2 PEP (fosfoenol piruvat)
ADP
ATP
2 asam piruvat

20. Glikolisis

21. DO Asam Piruvat
 Berlangsung pada matriks mitokondria
 Mengubah Asam Piruvat (C3) menjadi Asetil –KoA (C2)
 Dihasilkan 1 NADH untuk tiap pengubahan molekul
Asam Piruvat menjadi Asetil-KoA
28

22. Daur Krebs
 Berlangsung pada matriks mitokondria
 Mengubah Asetil-KoA (C2) menjadi CO2 (C1)
 Untuk tiap mol senyawa Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP,
1 FADH, dan 3 NADH
29

23. Tahapan siklus krebs
Asam piruvat
KoA
NAD+
CO2
NADH Asetil KoA
Asam sitrat
KoA
H2O
H2O
Asam isositrat
CO2
NAD
NADH
Asam - ketoglutarat
CO2
NAD
NADH
Suksinil KoA
KoA
ADP + Gugus fosfat (Pi)
ATP
Asam suksinat
FADH2
FAD
Asam fumarat
H2O
Asam malat
NAD+
NADH
Asam oksaloasetat
MITOKONDRIA
Tahap persiapan/
DO Asam piruvat

24. Skema
Siklus
Krebs

25. Rantai Pengangkutan Elektron
 Berlangsung di krista mitokondria
 NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi
yang menghasilkan hidrogen
 Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan
FADH yang dihasilkan pada proses glikolisis, DO
Asam Piruvat, dan daur Krebs dilepaskan ke O2
(sebagai senyawa penerima Hidrogen terakhir),
untuk membentuk H2O dengan melepaskan energi
secara bertahap
 Satu molekul NADH akan menghasilkan 3 ATP
sedangkan satu molekul FADH akan
menghasilkan 2 ATP
30

26. Skema
Transpor
Elektron

27. Jumlah total ATP hasil respirasi sel
untuk 1 molekul glukosa
PROSES ATP NADH FADH
GLIKOLISIS 2 ATP 2 NADH -
D O ASAM PIRUVAT - 2 NADH -
SIKLUS KREBS 2 ATP 6 NADH 2 FADH
JUMLAH 4 ATP 10 NADH = 30 ATP 2 FADH = 4 ATP

28. Respirasi Anaerob
 Jika oksigen sebagai senyawa penerima hidrogen
terakhir tidak tersedia, maka akan berlangsung
respirasi secara anaerob dengan menempuh jalur
fermentasi alkohol atau fermentasi asam laktat
 Pada respirasi anaerob jalur yang ditempuh meliputi :
- glikolisis
- pembentukan alkohol (fermentasi alkohol)
atau pembentukan asam laktat (fermentasi
asam laktat)
31

29. Respirasi Anaerob
 Pada respirasi anaerob, aseptor (penerima) hidrogen
terakhir bukan oksigen tetapi senyawa etanol atau asam
laktat
 Energi yang diperoleh relatif lebih sedikit dibandingkan
energi hasil respirasi aerob, yaitu 2 mol ATP tiap mol
glukosa
 Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol
adalah ragi. Reaksi keseluruhan fermentasi adalah :
C6H12O6 2 CH3 -CH2 -OH + 2CO2
32

30. Tahapan fermentasi asam laktat
GLIKOLISIS
C6H12O6
2 NAD+
2 NADH
2 ATP
2 ADP
4 ADP
4 ATP
2 Asam piruvat
2 Asam laktat
Elektron dan hidrogen
dari NADH
Energi yang
digunakan
Energi yang
dihasilkan
PEMBENTUKAN ASAM
LAKTAT

31. Tahapan fermentasi alkohol
GLIKOLISIS C6H12O6
2 Asam piruvat
2 NAD+
2NADH
2 ATP
Energi yang digunakan
4 ATP
PEMBENTUKAN ETANOL
2 H2O 2CO2
2 Asetaldehid
2 Etanol
Elektron dan hidrogen
dari NADH
Energi yang dihasilkan

32. Perbedaan antara Fermentasi Alkohol dan Cuka
Faktor Pembeda Fermentasi
Alkohol
Fermentasi Cuka
Keperluan O2 Tanpa O2 bebas Memerlukan O2 bebas
Mikroorganisme Saccharomyces Bakteri asam cuka
Bahan dasar C6H12O6 (gula) C2H5OH (alkohol)
Hasil Alkohol dan CO2 Asam cuka dan H2O
Reaksi kimia C6H12O6 2C2H5OH +
2CO2 + 28 Kal
C2H5OH CH3COOH +
H2O + 15 Kal

33. ANABOLISME
Fotosintesis
6 CO2 6 H2O C6H12O6 6 O2
Reduksi
Klorofil
Energi cahaya

34. FOTOSINTESIS
 Fotosintesis adalah proses pembentukan bahan organik dari
bahan anorganik dengan bantuan cahaya dan kloroplas.
Reaksi keseluruhan fotosintesis secara sederhana dapat
dituliskan sebagai berikut :
klorofil
nCO2 + n H2O (CH2O)n + n O2
cahaya matahari
 Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan dua tahap
reaksi, yaitu :
 Reaksi Terang (Reaksi Tergantung Cahaya): Reaksi
Fotokimia; Reaksi Fotolisis; Reaksi Fotofosforilasi; Reaksi
Cahaya; Reaksi Hill; diikuti
 Reaksi Gelap (Reaksi Tidak Tergantung Cahaya); Reaksi
termokimia; Reaksi fiksasi CO2

35. REAKSI TERANG
 Terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas.
 Terjadi proses fotolisis air (penguraian air), sehingga
dihasilkan oksigen (O2). Jadi oksigen dihasilkan dari H2O.
 Reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi
cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH.
 Energi kimia berupa ATP dan NADPH digunakan pada
reaksi gelap.
 Terdiri dari dua pusat reaksi (reaksi pigmen pengumpul
energi yang saling berkerjasama), yaitu:
 Fotosistem I/FS I (P 700), mengabsorbsi secara
maksimum pada panjang gelombang sekitar 700 nm
(nanometer) dengan komposisi klorofil a lebih banyak.
 Fotosistem II/FS II (P 680), mengabsorbsi maksimum
pada panjang gelombang di bawah 680 nm dengan
komposisi klorofil b lebih banyak
45

36. Kandungan klorofil daun

37. Reaksi Terang

38. Skema Reaksi Terang
Aliran Elektron Nonsiklik

39. Skema Reaksi Terang
Aliran Elektron Siklik

40. Anabolisme Karbohidrat
Jan Ingenhousz membuktikan bahwa pada
proses fotosintesis dilepaskan O2 (oksigen).

41. REAKSI GELAP
 Terjadi pada stroma kloroplas.
 CO2 masuk ke dalam membran kloroplas dipercepat
dengan enzim karbonat anhidrase meskipun
reaksinya dapat terjadi secara spontan, dengan reaksi :
CO2 + H2O HCO3
- + H+
 Reaksi dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap,
karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma
kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi
membutuhkan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari
reaksi terang.
 Menggunakan daur Calvin (daur reduksi karbon, daur
C-3) untuk mensintesis beberapa senyawa yang
termasuk karbohidrat.
 Daur Calvin terdiri atas tiga bagian utama, yaitu
karboksilasi, reduksi dan regenerasi
46

42. Siklus Asimilasi C dalam Organisme Fotoautotrop
1 glukosa

43. DAUR CALVIN
 Karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBP
(Ribulose Bi Phosphat) membentuk dua molekul APG
(Asam Phospho Gliserat), dengan bantuan enzim
rubisko (Ribulose Bi Phosphat Karboksilase).
 Reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam
APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Phospho
Gliserat Aldehid).
 Regenerasi adalah pembentukan kembali RuBP yang
diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 kembali, yang
berdifusi ke dalam daun melalui stomata.
 Reaksi keseluruhan reduksi CO2 adalah sebagai berikut :
3CO2 + 9 ATP + 6 NADPH PGAL + 9 ADP +
8 Pi +6 NADP

44. KEMOSINTESIS
 Organisme kemosintetik (kemoautotrof) adalah
organisme yang menggunakan CO2 sebagai sumber
karbon tetapi energinya diperoleh dari reaksi kimia
dan bukan dari cahaya.
 Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa
anorganik yang diserap dari lingkungan. Contoh;
hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi,
amonia, dan nitrit.
 Senyawa anorganik tersebut bergabung dengan
oksigen di dalam sel dan dihasilkan energi (antara
lain untuk pembentukan makanan) serta bahan
anorganik sebagai hasil samping.
 Bahan baku anorganik adalah air dan CO2

45. POLA UMUM REAKSI KEMOSINTESIS
Senyawa anorganik Hasil samping
anorganik
energi
Oksigen
H2O
Hidrogen
CO2 Karbohidrat

46. Beberapa Organisme Kemosintesis
 Bakteri sulfur tidak berpigmen yang
mengoksidasi sulfida menjadi sulfat.
 Menyerap H2S (hidrogen sulfida) maupun S2 (sulfur)
dari lingkungan.
 Kedua senyawa tersebut bergabung dengan oksigen,
dan menghasilkan energi yang digunakan untuk
membuat makanan.
 Hasil samping berupa S2 bila bahan asalnya H2S dan
ion sulfat (SO4
=) bila bahan asalnya S2

47. Bakteri besi
 Bakteri besi yang mengoksidasi ferrohidroksida
menjadi ferrihidroksida.
 Hidup di air tawar atau air asin yang mengandung
senyawa besi terlarut.
 Bakteri menyerap senyawa besi terlarut tersebut dan
menggabungkannya dengan oksigen sehingga
menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan
energi.
51

48. Bakteri nitrifikasi
 Bakteri nitrifikasi, terdiri dari :
 Tipe bakteri yang menggunakan amonia dan melepaskan
ion nitrit. Contoh : Nitrosomonas, Nitrosococcus.
 Tipe bakteri yang menggunakan ion nitrit dan melepaskan
ion nitrat. Contoh: Nitrobacter.
 Keduanya menggabungkan nutriennya dengan oksigen dan
dihasilkan energi.
52

51. Perbandingan antara Fotosintesis dan Kemosintesis
Faktor
Pembanding
Fotosintesis Kemosintesis
Bahan Dasar CO2 dan H2O CO2 dan H2O
Sumber Energi Sinar matahari Zat-zat kimia
Pelaku Tumbuhan berklorofil Tumbuhan tidak berklorofil,
misalnya bakteri
Hasil Karbohidrat/glukosa Glukosa
Nitrobacter
Beggiatoa
Ferrobacillus

52. Faktor-faktor yang Memengaruhi Katabolisme dan Anabolisme
Faktor Pengaruh pada Laju
Katabolisme
Pengaruh pada Laju
Anabolisme
a. Luar
1. Cahaya Mempercepat Mempercepat
2. Suhu Mempercepat
(pada rentang 0° - 45°C)
Di atas suhu optimum menurunkan
karena merusak enzim
3. CO2 Menurunkan laju respirasi Meningkatkan, pada kadar optimal
4. O2 Mempercepat Menghambat
5. H2O Menurunkan Berpengaruh tidak langsung
6. Unsur/senyawa kimia Dalam jumlah sedikit
meningkatkan dan dalam
jumlah banyak menurunkan
Kekurangan unsur N menghambat
sintesis klorofil sehingga
menurunkan laju anabolisme
b. Dalam 1. Substrat respirasi
mempercepat laju
katabolisme
2. Laju katabolisme
dipengaruhi oleh kuantitas
dan kualitas protoplasma
Laju anabolisme dipengaruhi oleh:
1. Klorofil
2. Membuka menutupnya stomata
3. Anatomi daun
4. Morfologi daun
5. Hambatan pada transportasi
hasil fotosintesis

53. E. Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

54. Jalur Hatch-Slack (C4)
Struktur Tumbuhan C3 dan C4
Jalur CAM pada tumbuhan Crassulaceae