Metabolisme materi biologi pada kelas XII

1. METABOLISME

2.  TUJUAN PEMBELAJARAN:
1. Mendiskripsikan pengertian metabolisme dan menyebutkan
fungsi enzim dalam peristiwa metabolisme
2. Menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja
enzim
3. Mengidentifikasi enzim yang berperan dalam katabolisme
gula dan anabolisme karbohidrat
4. Menjelaskan kaitan katabolisme dan metabolisme
5. Mengidentifikasi hasil katabolisme pati dan anabolisme
karbohidrat
6. Membuat diagram kaitan antara katabolisme karbohidrat,
protein, dan lemak
7. Menjelaskan perbedaan antara respirasi aerobik dan
anaerobik
8. Menjelaskan tentang reaksi terang dan gelap dalam
fotosintesis

3. PENDAHULUAN
 Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan.
 Akan tetapi energi hanya dapat diubah dari satu
bentuk ke bentuk lainnya (transformasi energi).
 Makhluk hidup melakukan transformasi energi
melalui proses metabolisme yang berlangsung di
dalam sel tubuh.

4. A. Pengertian metabolisme
 Metabolisme (bahasa Yunani
metabole=berubah) secara harfiah berarti
“perubahan”
 Jalur metabolisme:
1. Katabolisme (merombak molekul-molekul
kompleks menjadi molekul yang sederhana)
2. Anabolisme (membangun molekul kompleks
dari molekul-molekul sederhana)

5.  Reaksi-reaksi di dalam tubuh berlangsung secara
optimal pada suhu 270C (suhu ruang), misalnya
hewan poikiloterm (hewan berdarah dingin) dan
hewan homoioterm (hewan berdarah panas)
 Agar reaksi-reaksi berjalan lebih cepat
diperlukan katalisator.
 Katalisator adalah zat yang mempercepat reaksi
tetapi zat itu tidak ikut bereaksi, contoh: enzim
dan ribozim.

6. Gambar. Enzim sebagai katalisator

7. B. Enzim
 Enzim merupakan pengatur suatu reaksi
 Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat
 Contoh reaksi:
Maltosa 2Glukosa
(substrat) (produk)
Maltase
(enzim)

8. 1. Struktur Enzim
 Enzim lengkap (holoenzim) tersusun atas 2
bagian, yaitu:
a. Bagian protein (apoenzim):
- tersusun atas asam-asam amino,
- Bersifat labil, misalnya karena suhu dan keasaman.
b. Gugus prostetik (gugusan yang aktif):
- Berasal dari molekul anorganik (kofaktor), misalnya
Fe, Cu dan Zn,
- Berasal dari senyawa organik kompleks (koenzim),
misalnya NADH, FADH dan tiamin.

9. Gambar. Enzim

10. 2. Ciri-ciri enzim
a. Biokatalisator
b. Protein
c. Bekerja secara khusus
d. Dapat digunakan berulang kali
e. Rusak oleh panas
f. Tidak ikut bereaksi
g. Bekerja dapat balik
h. Kerjanya dipengaruhi faktor lingkungan, misalnya
suhu, pH, inhibitor dan aktivator.

11. Gambar. Enzim sebagai katalisator

12. 3. Penamaan Enzim
Enzim diberi nama sesuai dengan
substratnya dan diberi akhiran –se,
contohnya:
- Enzim selulase yang menguraikan selulosa,
- Enzim lipase yang menguraikan lipid atau
lemak, dan
- Enzim protease yang menguraikan protein.

13. 4. Cara Kerja Enzim
a. Teori gembok-anak kunci (lock and key)
- Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu
yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja.
b. Teori Induced Fit
- Sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam
menyesuaikan strukutur sesuai dengan struktur
substrat.

14. 5. Inhibitor
 Adalah zat yang dapat menghambat kerja
enzim.
 Dibedakan berdasarkan sifatnya, a.l:
a. Inhibitor reversibel, yaitu tidak berikatan
kuat dengan enzim. Macamnya:
1) Inhibitor kompetitif
- Menempati sisi aktif enzim sehingga
substrat tidak dapat masuk.
2).Inhibitor non kompetitif
- Tidak mirip dengan substrat dan berikatan
pada sisi selain sisi aktif.

15. Gambar. Inhibitor kompetitif & non kompetitif

16. b. Inhibitor Irreversibel
 Berikatan dengan sifat aktif enzim secara kuat
sehingga tidak dapat terlepas.
 Enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat
kembali seperti semula (irreversibel)

17. C. Katabolisme
Yaitu reaksi penguraian senyawa yang
kompleks menjadi senyawa yang lebih
sederhana dengan bantuan enzim.
Menghasilkan energi.
Contoh: respirasi ( yaitu proses
penguraian bahan makanan yang
menghasilkan energi)

18. - Berdasarkan kebutuhan akan O2, respirasi
dibedakan menjadi:
1. Respirasi aerobik,
- Menggunakan O2 bebas untuk mendapatkan
energi.
2. Respirasi anaerobik,
- Tidak menggunakan O2 bebas untuk
mendapatkan energi.

19. 1. Katabolisme karbohidrat
- Contohnya respirasi dengan glukosa
sebagai bahan baku, yang diuraikan
menjadi CO2 dan H2O serta
menghasilkan energi.
a. Respirasi aerobik
- Secara sederhana dituliskan:
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + 675 kkal

20. 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 4 ATP,
c. Dua molekul NADH akan ditrasnfer ke rantai
transpor elektron.

21. 2) 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.

22. 3) 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 + 50
b. Dihasilkan 4 ATP dari 2 FAD + O2

23. Gambar. Proses respirasi aerobik

24. b. Respirasi Anaerobik
- Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk
mendapatkan energi tanpa menggunakan O2.
- Terjadi pada:
1) Jaringan yang kekurangan O2,
2) Akar tumbuhan yang terendam air,
3) Biji tebal yang sulit ditembus O2,
4) Sel ragi dan bakteri anaerobik.
- Persamaan sederhananya:
C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 21 kkal

25. - Repirasi anaerobik itu:
a) Tidak memerlukan O2,
b) Menggunakan asam piruvat atau
asetaldehida sebagai pengikat H,
c) Menghasilkan asam laktat atau alkohol,
d) Hanya menghasilkan 2 molekul ATP atau
energi sebesar 21 kakl,
e) Tahapan reaksi lebih sederhana.

26. c. Fermentasi
- Termasuk respirasi anaerobik
- Sering kali diistilahkan proses penguraian zat
oleh mikroorganisme pengurai menggunakan
enzim-enzim yang ada di dalam sel.
- Fermentasi sebagai perubahan enzimatik dari
substansi organik oleh mikroorganisme untuk
menghasilkan produk-produk organik yang
lebih sederhana.

27. Repirasi seluler Fermentasi
Alkohol Asam laktat
Glukosa
Asam piruvat
O2
CO2
Air + 36 ATP
Glukosa
Asam piruvat
CO2
Alkohol + 2 ATP
Glukosa
Asam piruvat
Asam laktat +
2ATP

28. 2. Katabolisme Lemak
- Rekasi sederhananya:
Trigliserida + 3H2O --- gliserol + 3 asam lemak
lipase

29. 3. Katabolisme Protein
- Protein diuraikan menjadi asam amino.
- Asam amino diubah menjadi asam
piruvat dan asetil KoA.
- Gugus amino yang dilepas dari asam
amino dibawa ke hati untuk diubah
menjadi amonia (NH3) dan dibuang
lewat urin.

30. D. Anabolisme
- Adalah reaksi penyusunan zat yang
berlangsung di dalam sel.
- Macamnya:
1. Anabolisme karbohidrat
- Dibedakan menjadi:
a. Fotosintesis
- Yaitu peristiwa penyusunan zat organik
dari zat anorganik dengan pertolongan
energi cahaya.
- Asimilasi karbon karena bahan baku yang
digunakan CO2

31. 1. Proses fotosintesis
- Bertujuan memecah gula menjadi CO2, H2O, dan
energi.
- Terjadi di dalam kloroplas.
- Reaksi sederhananya:
6CO2 + 12H2O  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Cahaya matahari
Klorofil

32. 2. Percobaan tentang fotosintesis
a) Jan Ingenhousz
- Menggunakan Hydrilla verticulata
- Fotosintesis menghasilkan O2.
b) Theodor Wilhem Engelmann
- Menggunakan alga Spirogyra,
- Kesimpulan:
(1) Fotosintesis dilakukan oleh kloroplas,
(2) Kloroplas hanya berfotosintesis jika terkena
cahaya.

33. c) Julius von Sachs
- Fotosintesis menghasilkan amilum,
- Percobaan dengan menggunakan larutan
iodin yang diteteskan pada daun.
d) Robert Hill dan F.F Blackman
- Energi cahaya yang diterima digunakan untuk
memecah H2O menjadi H+ dan menghasilkan
produk samping berupa O2.

34. - Hill mengemukakan reaksi terang yaitu fotolisis
yang berlangsung dengan bantuan cahaya.
- Reaksi terang terjadi di grana (tumpukan tilakoid
di dalam kloroplas).
- Tilakoid berupa gelembung pipih berbentuk
cakram yang membrannya mengandung pigmen
fotosintesis.
- Persamaan Hill:
12H2O + ADP + Pi + 12 NADP+  6O2 + ATP 12NADPH + 12H+
cahaya
matahari

35. - Blackmann mengemukakan adanya rekasi gelap
yang terjadi di stroma (yaitu matriks kloroplas
tak berwarna yang mengandung grana).
- Persamaan reaksi Blackmann:
6CO2 + ATP + 12NADPH + 12H+  (CH2O)6 + 6H2O + NADP+ + ADP + Pi
- Reaksi gabungan Hill dan Blackmann:
6CO2 + 12H2O + energi  C6H12O6 + 6H2O + 6O2

36. 3. 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.

37. 4). Tahapan proses fotosintesis
a. Penangkapan energi cahaya (fotosistem)
b. Aliran elektron
c. Perhatikan gambar

38. b. Siklus Calvin
 Ditemukan oleh Melvin Calvin.
 Merupakan proses penggunaan ATP dan
NADPH untuk mengubah CO2 menjadi
gula.
 Fase-fasenya:
1) Pengikatan (fiksasi) CO2
2) Reduksi
3) Pembentukan RuBP

39. Gambar. Proses siklus Calvin

40. c. Kemosintesis
 Yaitu penyusunan bahan organik dengan
menggunakan energi dari pemecahan senyawa
kimia.
 Energi yang dihasilkan lebih kecil
dibandingkan dengan menggunakan energi
cahaya.
 Contoh: bakteri Nitrobacter dengan reaksi,
Ca(NO2)2 + O2 ------------ Ca(NO3)2 + E

41. 2. Anabolisme Lemak
 Disebut juga lipogenesis, yang terjadi di dalam
sitoplasma yang memiliki enzim kompleks, yaitu
asam lemak sitetase.
 Lemak dapat disintesis dari protein dan karbohidrat.
 Lemak tersusun dari asam lemak dan gliserol.
 Asam lemak terbentuk dari Asetil KoA.
 Sintesis lemak berlangsung di retikulum endoplasma.

42. 3. Anabolisme Protein
 Protein tersusun atas senyawa asam amino.
 Penyusunan gugus amino (-NH2) pada suatu
substrat disebut aminasi.
 Ada 2 cara sintesis protein, yaitu:
a. Reaksi aminasi reduksi,
b. Reaksi transaminasi.

43. a. Reaksi aminasi reduksi, diantaranya:
- aminasi dari asam oksaloasetat akan
menghasilkan asam aspartat,
- aminasi dari asam piruvat akan
menghasilkan alanin.
b. Reaksi transaminasi
- reaksi yangmelibatkan satu gugus amino dari
sati asam amino ke suatu asam α-
ketoglutamat dan asam amino baru.

44. SEKIAN
TERIMAKASIH BANYAK