METABOLISME SEL

Metabolisme Sel

Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat
menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme.
Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk
hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi
selalu menggunakan katalisator enzim.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Anabolisme/Asimilasi/Sintesis,

yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.

energi cahaya

6 CO2 + 6 H2O— — —— — — — — — — —> C6H1206 + 6 02

klorofil

glukosa

(energi kimia)

a. Fotosintesis

Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan
menggunakan energi cahaya atau foton. Pada kloroplas terjadi transformasi
energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi
kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa.
Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila
dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut

reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang
ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan
oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2
tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan
CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini
disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+
menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :

Reaksi terang : 2 H20——> 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap : CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2——> C6H12O6 + 6 O2

b. Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya
sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil
dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan
reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri
besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi
senyawa-senyawa tertentu.
Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi
Fe3+ (ferri).
BakteriNitro som on as danNitro sococcu s memperoleh energi dengan cara
mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan
reaksi:

Nitrosomonas

(NH4)2CO3 + 3 O2— —————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi

Nitrosococcus

3. Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme,
ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya
berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-
enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai
bahan pembentuk semua zat tersebut.
Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk
dari lemak dan protein dan seterusnya.
3.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat———> gliserol.
Glukosa diubah———> gula fosfat———> asetilKo-A———> asam

lemak.

Gliserol + asam lemak———> lemak

3.2. Sintesis Lemak dari Protein:

Protein————————> Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah
itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam
piravat———> Asetil Ko-A.
Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam
pirovat, selanjutnya asam piruvat——> gliserol——> fosfogliseroldehid
Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk
lemak.
Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.
d. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA
dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah
besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah
suatu polipeptida.
Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein
tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat
terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan
penting sebagai “pengatur sintesis protein”. Substansi-substansi tersebut
adalah DNA dan RNA.

2. Katabolisme (Dissimilasi),

yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan
dalam senyawa organik tersebut.
Contoh:
enzim
C6H12O6 + 6 O2— — —— — — — — — — —> 6 CO2 + 6 H2O + 686 KKal.
energi kimia
Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi
sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi,
reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut jugarea k si

eksoterm.

Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga

molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudahmelepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi
tinggi.
Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan
pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP
menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik
Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks
yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung
energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi
yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam
lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirasi, bila dalam
lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.

(glukosa)

Contoh Fermentasi :C6H1206——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.

(glukosa)

(etanol)
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber
energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan
dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis
(anabolisme), gerak, pertumbuhan.
Contoh:
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:
C6H,206 + 6 02— — — —— — — — — — —> 6 H2O + 6 CO2 + Energi
(glukosa)

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1. Glikolisis.
2. Daur Krebs.
3. Transpor elektron respirasi.

1. Glikolisis:

Peristiwa perubahan :

Glukosa- Glulosa – 6 – fosfat- Fruktosa 1,6 difosfat-

3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat- Asam piravat.

Jadi hasil dari glikolisis :
1.1. 2 molekul asam piravat.
1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi

tinggi.

1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):

Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam

piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.

3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:

Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui
stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat
tinggi.

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES

AKSEPTOR

ATP

1. Glikolisis

Glukosa——> 2 asam piruvat

2 NADH

2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat——> 2 asetil KoA + 2 C02

2 NADH

2 ATP

2 asetil KoA——> 4 CO2

6 NADH

2 FADH2

3. Rantai transnpor elektron respirator:

10 NADH + 502——> 10 NAD+ + 10 H20

30 ATP

2 FADH2 + O2——> 2 PAD + 2 H20

4 ATP

Total

38 ATP

Kesimpulan :

Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2— —> 6 H20 + 6 CO2
menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.
Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah
respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada
sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut
melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya
oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam

susudan fermentasi alkohol.

A. Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat.

Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6— ———> 2 C2H5OCOOH + Energi

enzim
Prosesnya :
1. Glukosa————> asam piruvat (proses Glikolisis).

enzim

C6H12O6————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.

2 C2H3OCOOH + 2 NADH2————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD

piruvat

dehidrogenasa

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :

8 ATP— 2 NADH2 = 8 – 2(3 ATP) = 2 ATP.

B. Fermentasi Alkohol

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam
piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah
menjadi alkohol.
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2
molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu
menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1. Gula (C6H12O6)—— ——> asam piruvat (glikolisis)

2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat———— ————————————————> asetaldehid +

CO2.

piruvat dekarboksilase (CH3CHO)

3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2—————————————————> 2
C2HsOH + 2 NAD.
alkohol dehidrogenase
enzim

Ringkasan reaksi :

C6H12O6—————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

C. Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung

dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka

(Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh
fermentasi alkohol secara anaerob.
Reaksi:
aerob
C6H12O6—————> 2 C2H5OH———————————————> 2
CH3COOH + H2O + 116 kal

(glukosa)

bakteri asam cuka asam cuka

D. Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

Proses katabolisme dan anabolisme dalam suatu organisme berlangsung secara kontinyu dan bersamaan. Keduanya merupkan proses pengubahan energi sehingga energi dalam tubuh organisme tersebut teap tersedia.
Tumbuhan hijau sebagai organisme fotoautotrof menyediakan sumber energi kimia bagi organsime heterotrof, sebaliknya organisme heterotrof akan melepaskan sisa metabolsime berupa CO2 dan H2O yang akan dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis.
Secara ekologis terdapat hubungan antara tumbuhan hijau sebagai produsen dan hewan sebagai konsumen dalam proses transformasi energi. Dalam tubuh individu organisme itu sendiri terjadi proses penyususnan dan dan pembongkaran zat untuk transformasi energi.
Dalam tumbuhan hijau, mereka menyusun makanannya sendiri melalui proses fotosintesis. Selajutnya ia juga memanfaatkan senyawa kimia yang terbentuk dari fotosintesis tersebut untuk prosesn respirasi sel guna menghasilkan energi. Bahkan mungkin kalian pernah mengamati beberapa tumbuhan dapat menyimpan cadangan makanannya sebagai energi cadangan, yang tersimpan dalam bentuk umbi-umbian. Begiti pula dalam tubuh hewan, termasuk dalam tubuh manusia terjadai proses penyusunan dan pembongkaran zat tersebut. Disamping ada proses respirasi protein (katabolisme) untuk memperoleh energi, juga terjadi proses penyusunan (sintesis) protein yang penting untuk tersedianya protein guna membangun sel atau jaringan yang rusak dan sebagai pembangun struktur jaringan tubuh. Demikian pula sintesis lemak dan pembongaran lemak, merupkan dua proses yang saling berkaitan satu sama lain.

E. Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

Proses metabolisme karbohidrat, protein dan lemak daalam sel tubuh manusia, satu sama lain saling terkait. Ketiga proses metabolsime tersebut akan melewati senyawa asetil CO-A, sebagai senyawa antara untuk memasuki siklus Krebs. Begitu pula apabila terjadi kelebihan sintesis glukosa, maka dalam tubuh akan diubah menjadi senyawa lemak sebagai cadangan energi.

Gambar diagram hubungan antra metabolisme karbohidrat, protein dan lemak

F. Enzim

Enzim merupakan biokatalisator / katalisator organik yang dihasilkan oleh sel.

Struktur enzim terdiri dari:

Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan

rusak bila suhu terlampau panas(termolabil).

Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun

dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebutKOE N ZI M. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil),

ion-ion

logam

yang

menjadi

kofaktor

berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan

elektron

(respirasi

sel),

yaitu

NAD

(Nikotinamid

Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.

Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung
di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai
katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim
antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot,
fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan.

Sifat-sifat enzim

Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:

1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena

enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.

3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat

pada enzim.

4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya

sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.

5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel

(ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.

6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada
juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-
katalisis pembentukan dan penguraian lemak.

lipase

Lemak + H2O———— ———————> Asam lemak + Gliserol

7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif
(permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan
permukaan substrat tertentu.

8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non

protein tambahan yang disebutk of ak tor.

Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan

inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi,

2+ 2+

contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A.

Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg,

Sianida.

Contoh soal dan pembahasan :

1. Proses respirasi gula secara aerob berbeda dari fermentasi alkohol. Karena pada

fermentasi alkohol tidak
(1) Dihasilkan CO2
(2) Dihasilkan ATP
(3) Diperlukan enzim
(4) Dibentuk H2O
Pembahasan :
Proses respirasi gula secara aerob:
C6H12O6+O2
6CO2 +6H2O+38 ATP
Sedangkan secara anaerob (fermentasi alkohol)
C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Jadi pada fermentasi alkohol tidak dihasilkan air.
Jawaban: D
Sumber: UMPTN 1994
1. Respirasi anaerob yang berlangsung dalam sel ragi
(1) Menghasilkan energi dan air
(2) Memerlukan gula dan enzim
(3) Memerlukan gula dan oksigen
(4) Menghasilkan alcohol dan karbondioksida
Pembahasan:
Respirasi anaerob yang berlangsung dalam sel ragi sebagai berikut:
C6H12O6

enzim

2C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

- Memerlukan gula dan enzim
– Menghasilkan alkohol dan karbondioksida
Pernyataan (2) dan (4) yang betul.
Jawaban: C
Sumber: SPMB 2003
2. Enzim bekerja secara spesifik. Kerja enzim tersebut sangat dipengaruhi oleh.
(1) Suhu lingkungan
(2) pH medium
(3) Konsentrasi substrat
(4) Jenis substrat

Pembahasan:

Kerja enzim sangat dipengaruhi oleh:

1. Suhu lingkungan
2. pH medium
3. Konsentrasi substrat
4. Jenis substrat

Jawaban : E

Sumber : UMPTN 1999

Semoga bermanfaat

Penulis : akbarsenamangge ~ Sebuah blog yang menyediakan berbagai macam informasi

Artikel METABOLISME SEL ini dipublish oleh akbarsenamangge pada hari Sabtu, 14 April 2012. Semoga artikel ini dapat bermanfaat.Terimakasih atas kunjungan Anda silahkan tinggalkan komentar.sudah ada 0 komentar: di postingan METABOLISME SEL