metabolisme

18.46 |

Metabolisme

A. Pendahuluan

Macam-macam bentuk kloroplas

Bentuk kloroplas sangat berfariasa dalam sel-sel spesies yang berbeda, tetapi organel ini relatif konstan dlam sel pada jaringan yang sama. Dalam daun taaman tingkat tinggi kloroplas berbentuk spheroid,ovoid dan discoid. Bentuk-bentuk kloroplas spheroid yang lain kita temukan pada tanaman tngkat rendah.pada euglena gracilis setiap sel berisi 10 klroplas. Chlamydomonas hanya mempunyai sebuah kloroplas yang berbentuk mangkuk,dan pada spirogyra,kloroplasnya berbentuk pipa yang melingkar seperti spiral.

Kloroplas tamanan tinggi panjangnya 4-6 dan tebalnya 2-3. Bentuknya seperti lensa bikonveks,planokonveks atau konkaf konveks. Bentuk kloroplas dapat berubah karena pengaruh cahaya. Tanaman yang tumbuh ditempat yang panas akan mensintensis kloroplas yang besar,sedangkan tanaman yang tumbuh ditempat yang teduh atau gelap,mensintesis kloroplas yang kecil-kecil.

Sel yang poliplloid berisi kloroplas yang lebih besar daripada kloroplas yang terdapat didalam sel diploid.perubahan bentuk dan ukuran kloroplas yang disebabkan oleh adannya cahaya dapat diamati pada kloroplas daun bayam yang diisolir.

Metabolisme berasal dari kata metabole (yunani) yang berarti berubah. Keseluruhan proses kimiawi suatu organisme disebut metabolisme.

Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Pada metabolisme sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan sel,yang berupa cairan.cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel.cairan ini terdiri dari ion dan gas berikut ini

1. Gas terutama O₂ dan CO₂

2. Ion anorganik (terutama Na+,CL-,K+, Ca++,HCO3-,PO4-3)

3. Zat organik,yaitu makanan dan vitamin.

4. Hormon

Mekanisme pertukaran zat dalam sel dengan cairan ekstrassel melalui 5 cairan,yaitu difusi,osmosis,transpor aktif,endositosis,dan eksositosis. Metabolisme dapat dikelompokan menjadi 2,yakni proses penyusunan yang disebut anabolisme proses pembongkaran yang disebut katabolisme.kedua macam metabolisme tersebut terjadi secara terus menerus dan sama lain saling tergantung secara rumit.

B. Enzim

Enzim adalah biokatalisator,yang artinya dapat mempercapat reaksi-reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Menurut Kuhne seorang ahli yang banyak melakukan penelidikan fermentasi pada tahun 1878,enzim berasal dari kata in+zyme yang berarti esuatu di dalam ragi.diperoleh kesimpulan bahwa enzim adalah suatu protein yang berupa molekul besar yang berat molekulnya ribuan.

Dapat diketahui pula bahwa enzim terdiri atas bagian yang berupa protein dan bagian lain yang bukan protein. Bagian yang berupa protein biasanya bersifat termolabi atau tidak tahan panas, yang disebut apoenzim. Bagian yang bukan protein adalah bagian yang aktif dan diberinama gugus prostetik,biasanya berupa logam seperti besi,tembaga,seng atau suatu bahan senyawa organik yang mangandung logam. Apoenzim dan gugus prostetik merupakan suatu kesatuan yang disebut holoenzim.

Adapula enzim yang bagian apoenzim dengan gugus prostetiknya tidak bersatu.bagian gugus prostetik yang lepas disebut koenzim,yang aktif seperti halnya gugus protetik.contoh enzim adalah vitamin atau bagian vitamin(misalnya: vitamin B1,B2,B6,niasin,dan biotin).

1. Cara kerja enzim

Cara kerja enzim ada dua macam yaitu dengan model kunci gembok dan induksi pas.

a. Kunci gembok (block and key)

Enzim dimisalkan sebagai gembok karena memiliki sebuah bgian kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian tersebut disebut sisi aktif.substrat dimisalkan sebagai kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim (gembok).

b. Induksi pas(induced fit)

Pada model ini sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk substrat.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

a. Temperatur

b. Perubahan ph

c. Kosentrasi enzim dan substrat

3. Inhibitor enzim

Sering kali kerja enzim dihambat oleh suatu zat yang disebut inhibitor.cara kerja inhibitor adalah berikatan dengan enzim membentuk kompleks enzim inhibitor yang masih mampu atau tidak mampu berikatan dengan substrat.ada dua jenis inhibitor yaitu sebagai berikut.

a. Inhibitor kompetitif

b. Inhibitor nonkompetitif

4. Nomenklatur dan klasifikasi enzim

Enzim diberi nama dengan tambahan akhiran ase pada nam substrat yang diubah oleh enzim. Berdasarkan peristiwa yang terjadi didalam suatu reaksi,maka enzim dapat digolongkan menjadi golongan berikut:

a. Golongan hidrolase,yaitu enzim yang dengan penambahan air atau dengan adanya air dapat mengubah suatu substrat menjadi hasil akhir,misalnya:karboksilase,protaese,dan lipase.

b. Golongan desmolase,yaitu enzim yang dapat memecah ikatan C-C atau C+N contohnya enzim-enzim peroksidase,dehidrogenase,katalase,karboksilase dan transaminase.

C. Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme disebut pula desimilasi,karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.didalam proses respirasi sel bahan bakarnya adalah gula heksosa.

1. Glikosis

Glikosis adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Glikosis berlangsung di dalam protoplasma.

Sifat-sifat glikosis ialah:

a. Dapat berlangsung secara aerob maupun anaeob

b. Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan ATP (Adenosin Difodfat)

c. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul yang lain.

2. Reaksi Antara/oksidasi piruvat

Glikosis menghasilkan asam piruvat,asam piruvat ini akan dioksidasi dan menghasilkan 1 dari 3 karbon pada asam piruvat(karbon hilang dalam bentuk CO2).

3. Siklus krebs

Siklus krebs berlangsung di matriks mitokondria.siklus kebs terdiri dari 9 rangkaian reaksi sebagai tersebut:

a. Kondensasi

b. isomerasi

c. isomerasi

d. oksidasi pertama

e. oksidasi kedua

f. fosforilasi

g. oksidasi ketiga

h. pembentukan kembali oksaloasetat

i. pembentukan kembali oksaloasetat

4. transpor Elektron

pada sistem transpor elektron berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi ATP,reaksi ini terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Hidrogen dari siklu krebs yang tergantung dalam FADH2 dan NADH diubah menjadi elektron dan proton.

Pada sistem elektron ini,oksigen adalah akseptor elektrom yang terakhir.setelah menerima elektron,O2 akan bereksi dengan H+ membentuk H2O. Pada sistem ini dihasilkan 34 ATP.

5. Respirasi aerob dan respirasi anaerob

Respirasi aerob ialah suatu proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara.pernapasan aerob dapat berlangsung di udara bebas,tetapi proses ini tidak menggunakan O2 yang tersedia di udara.fermentasi sering pula disebut sebagai peragian alkoholatau alkoholisasi.pada respirasi aerob maupun anareb asam piruvat hasil proses glikolisis merupakan substrat.

a. Asam piruvat dalam respirasi aerob

b. Asam piruvat dalam respirasi anaerob

c. Fermentasi alkohol dan fermentasi cuka

D. Anabolisme Karbohidrat

Fotosintesis merupakan proses penguapan zat anorganik H2O dan Co2 oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat)dengan pertolongan cahaya.peristiwa ini disebut juga anabolisme karbohidrat.organel yang berperan dalam fotosistesis adalah kloroplas.organel tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada tumbuhan.

1. Tahap-tahap fotosintesis

Proses fotosintesis yang terjadi di kloroplas berlangsung melalui dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang(memerlukan cahaya)dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya).

a. Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi bila ada cahaya,misalnya cahaya matahari.

b. Reaksi Gelap

Blackman adalah seorang ahli yang membuktikan bahwa reduksi CO2 menjadi CH2O berlangsung tanpa cahaya. Reaksi gelap ini juga berlangsung siang hari pada stroma,reaksi ini disebut juga reaksi Blackman atau reduksi CO2.

2. Kemosintesis

Selain peristiwa fotosintesis ada pula peristiwa asimilasi dengan zat kimia sebagai,sumber energinya,yang disebut dengan istilah kemosintesis.organisme pelakunya disebut sebagai organisme kemosintetik atau kemoautotrof.

Organisme pelaku kemosintesis

a. Bakteri belerang,misalnya:beggiaton,thiotrix

b. Bakteri nitrifikasi,misalnya:nitrosomonas,nitrosococcus,nitrobacter.

c. Bakteri besi,misalnya:ferrobacillus.

3. Jalur C3 C4 dan jalur CAM

Tumbuhan C3 tumbuhan C4 dan tumbuhan CAM dibedakan pada reaksi pengikatan CO2 dari udara.ketiga tipe tumbuhan ini semua mengalami reaksi reduksi yang berlangsung mengikuti siklus Calvin Benson pada tumbuhan C3 yang disebut jalur C3.

a. Jalur C3 (daur calvin-benson)

Pada tumbuhan C3 hasil reaksi pengikatan CO2 atau hasil awal fotosintesisnya berupa senyawa organik dengan 3 atom C.

b. Jalur C4 (jalur Hatch-Slack)

Pada tumbuhan C4 (misalnya sorgum,jagung,cyperus)hasil awal fotosintesisnya berupa senyawa organik dengan 4 atom C.

c. Jalur CAM(crassulacea Acid metabolism)

Tumbuhan CAM kebanyakan hidup di daerah kering atau epifit.pada tumbuhan CAM hasil hotosintesis dan senyawa pengikat CO2 sama seperti pada tumbuhan C4, yaitu AOA dan PEP:tetapi semua reaksi fotosintesis terjadi di dalam sel-sel mesofil seperti pada tumbuhan C3.

4. Jalur C2(jalur Glikolat)

Jalur C2 adalah peristiwa pembebasan CO2 pada tumbuhan hijau,yang terjadi di saat intensitas cahaya matahari relatif tinggi.jalur C2 yang disebut fotorespirasi ditemukan oleh J.p.Decker,pakar fisiologi tumbuhan dari amerika serikat.jalur C2 (fotorespirasi)dinamakan juga glikolat.