Materi Metabolisme

MATERI METABOLISME INI MELIPUTI

STANDAR KOMPETENSI :

Memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme

KOMPETENSI DASAR :

2.1. Mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme

2.2. Mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat

Apa yang akan dipelajari ?

2.1.1. menjelaskan pengertian metabolisme

2.1.2. Menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

2.1.3. Menceritakan kembali cara menguji kerja enzim

2.1.4. Menjelaskan fungsi enzim dalam metabolisme

2.1.5. Mengidentifikasi ciri-ciri enzim

2.2.1. Menjelaskan tahapan proses respirasi sel

2.2.2. Menjelaskan tempat terjadinya setiap tahapan respirasi sel

2.2.3. Mengidentifikasi enzim-enzim yang berperan dalam respirasi sel

2.2.4. Menghitung jumlah snergi yang diperoleh dalam respirasi aerob dan anaerob

2.2.5. Merakit alat pengamatan fermentasi gula

2.2.6. Menjelaskan cara melakukan pengamatan fermentasi gula

2.2.7. Menjelaskan hasil yang diperoleh dari respirasi aerob dan anaerob

2.2.8. Menuliskan hasil rancangan kegiatan fermentasi dengan bahan substitusi

2.2.9. Menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi kegiatan fotosintesis dan hasilnya

2.2.10. Membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum

2.2.11. Menjelaskan tahapan reaksi fotosintesa, reaksi terang dan reaksi gelap pada

2.2.12. Menemukan tempat terjadinya reaksi terang dan reaksi gelap dan hasilnya.

2.2.13. Menemukan bakteri yang melakukan  kemosintesa karbohidrat / senyawa kimia lain

2.2.14. Menemukan hasil-hasil kegiatan kemosintesa yang dilakukan bakteri

Pendahuluan

Pengertian Metabolisme :

metabolisme merupakan totalitas proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme.

Metabolisme dibedakan atas anabolisme dan katabolisme

Anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul besar dari molekul-molekul kecil. Misalnya pembentukan senyawa-senyawa seperti pati, selulosa, lemak, protein dan asam nukleat. Pada peristiwa anabolisme memerlukan masukan energi.

Katabolisme adalah penguraian molekul-molekul besar menjadi molekul-molekul kecil, dan prosesnya melepaskan energi. Contoh : respirasi, yaitu proses oksidasi gula menjadi H₂O dan CO₂

Keterkaitan antara Anabolisme dan katabolisme

Karbohidrat menjadi salah satu komponen makanan yang kompleks. Komponen inilah yang menjadi salah satu bahan dalam proses metabolisme. Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Senyawa biologis ini hanya terdapat dalam jumlah 1% dari keseluruhan tubuh manusia, diolah dalam tubuh sebagai bahan makanan, dicadangkan dalam bentuk glikogen dan digunakan sebagai bahan bakar sel, juga dibutuhkan dalam pembentukan tulang rawan. Sumber karbohidrat yang paling banyak berasal dari tumbuhan.

Dalam proses untuk menghasilkan energi, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan masuk ke dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbagai macam jenis karbohidrat inilah yang kemudian akan berfungsi sebagai dasar pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO₂ & H₂O dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi ketersediaan energi. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan sistem pusat syaraf (Irawan 2007).

Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme
1. ATP
merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.

Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzymatis yang melibatkan enzim

2. Enzim

adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein.
Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut.

1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.
2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.

Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen.
Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.

Kerja Enzim
ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:

1. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key)
   Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut:
   1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat
   2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi
   3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah

b. Hipothesis Koshland :

1. Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel daripada hypothesis Fischer.
2. Terjadi interaksi dinamis antara enzim dan substrat
3. Jika substrat berkombinasi dengan enzim, akan terjadi perubahan  dalam struktur (konformasi) sisi aktif enzim sehingga fungsi enzim berlangsung efektif.
4. Struktur molekul substrat juga berubah selama diinduksi sehingga kompleks enzim-substrat lebih berfungsi.

Inhibitor
Merupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible. Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif (Gambar 3.4B )

a. Inhibitor kompetitif
Menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.

Inhibitor kompetitif misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat.

b. Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin menghambat kerja enzim penyusun konsentrasi substrat. dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversible tetapi tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan

d. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim

• Konsentrasi substrat
• Konsentrasi enzim
• Suhu
• pH
• Aktivator dan inhibitor

I.              KATABOLISME

1. Respirasi merupakan contoh peristiwa Katabolisme.

Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.

Produk antara pada respirasi sel dipakai sebagai bahan dasar untuk metabolisme.

Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan :

a.   Respirasi aerob : respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen merupakan penerima hidrogen terakhir.

b.   Respirasi anaerob : respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Sebagai penerima hidrogen terakhir bukan oksigen,tetapi senyawa lain seperti asam pyruvat,     dan asetaldehid.

Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui 4 tahap, yaitu :

• Glikolisis
• Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
• Daur Krebs, dan
• Sistem Transfer Elektron

Glikolisis :

• Berlangsung di sitoplasma
• Berlangsung secara anaerob
• Mengubah satu molekul glukosa ( 6C ) menjadi dua molekul asam piruvat ( 3C )
• Untuk setiap molekul glukosa dihasilkan energi 2 ATP dan 2 NADH
• Dikenal sebagai Reaksi Embden dan Meyerhoff

Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat :

• Berlangsung pada matriks mitokondria

• Mengubah asam piruvat (3C) menjadi   Asetil Ko-A (2C)

• Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa

Siklus Krebs :

• Berlangsung pada matriks mitokondria

• Mengubah Asetil-KoA (2C) menjadi CO₂ (senyawa berkarbon 1)

• Untuk setiap molekul Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 2 NADH

Rantai Pengangkutan Elektron ;

• NADH₂ dan FADH₂ merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen

• Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH₂ dan FADH₂ yang dihasilkan pada proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan daur Krebs dilepaskan ke Oksigen (sebagai penerima hidrogen terakhir) untuk membentuk H2O dengan melepas energi secara bertahap.

• Satu molekul NADH₂ akan menghasilkan 3 ATP, sedang satu molekul FADH₂menghasilkan 2 ATP.

Glikolisis :

Alternatif 1 : Bila tidak tersedia cukup oksigen, akan berlangsung respirasi anaerob / fermentasi, seperti pada diagram/skema di bawah ini :

ALTERNATIF 2 : Jika tersedia Oksigen, asam piruvat akan memasuki Siklus Krebs dan Sistem Transpor Elektron :

Substrat untuk respirasi tidak selalu dalam bentuk karbohidrat, tetapi bisa juga berupa protein atau lemak. Perhatikan skema hubungan antara berbagai substrat tersebut dalam proses respirasi aerob di bawah ini :

II.            ANABOLISME

A. Fotosintesis merupakan salah satu contoh dari Anabolisme

Fotosintesis terjadi pada tumbuh-tumbuhan yang berklorofil. Fotosintesis merupakan proses penyusunan zat organik dari zat-zat anorganik dengan menggunakan energi dari cahaya. Zat organik yang terbentuk dalam proses fotosintesis berupa karbohidrat, dimana karbohidrat tersebut dapat digunakan untuk membentuk zat-zat lain seperti protein dan lemak.

Reaksi umum dari fotosintesis dapat dituliskan sebagai :

                            cahaya

6 CO₂ + 12 H₂O                       C₆H₁₂O₆  + 6 H₂O + 6 O₂

                            klorofil

1. Komponen-komponen Esensial Fotosintesis :

Komponen yang mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis adalah bahan baku (CO₂ dan H₂O), energi berupa cahaya, pigmen, molekul carrier enzim dan suhu yang tepat. Jika salah satu dari komponen tersebut tidak ada, fotosintesis tidak dapat berlangsung, sehingga komponen tersebut disebut komponen esensial.

a). Bahan Baku

CO₂ dari udara masuk melalui stomata ke dalam jaringan spons daun dan segera dipergunakan untuk proses fotosintesis. Air (H₂O) merupakan bahan baku lain yang diperoleh dari lingkungan. Pada tumbuhan tinggi, H₂O diabsorbsi oleh akar dan diangkut ke daun melalui berbagai sel dan jaringan.

b). Cahaya

Energi yang dipergunakan dalam fotosintesis adalah energi cahaya. Dari berbagai penelitian diketahui bahwa energi dari cahaya matahari yang dipergunakan untuk fotosintesis hanya 2% saja. Selebihnya dipantulkan, ditransmisikan atau diabsorbsi senagai panas.

      Panjang gelombang dari berbagai spektrum sinar matahari tidak sama. Makin besar panjang gelombang, makin kecil energi yang dikandungnya. Gelombang cahaya dari yang terpanjang hingga terpendek adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Dalam berbagai percobaan yang menggunakan obyek Chlorella,ternyata spektrum cahaya yang palig banyak diserap klorofil untuk proses fotosintesis adalah  spektrum merah dan biru ungu (nila).

c). Pigmen

      Dengan adanya sistem pigmen, tumbuhan hijau dapat mengabsorbsi energi cahaya dan menggunakan cahaya ini untuk menghasilkan gula. Klorofil merupakan pigmen terpenting dari tumbuhan yang melakukan fotosintesis

      Ada bermacam-macam klorofil, yaitu klorofil a, b, c dan e.  Klorofil a dan b terdapat pada kloroplas tumbuhan tinggi, sedangkan klorofil yang lain terdapat pada jenis alga tertentu.

d). Suhu

      Aktivitas fotosintesis dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Fotosintesis umumnya berlangsung pada suhu antara 5 – 40^o C. Kecepatan fotosintesis bertambah sampai maksimal pada suhu 35^o C dan setelah itu kecepatannya turun tajam. Penurunan ini dimungkinkan karena enzim menjadi kurang aktif.

e). Molekul Carrier dan Enzim

      Pada kloroplas, selain dari pigmen terdapat pula berbagai molekul carrier yang berfungsi dalam transfer atom hidrogen, elektron dan transfer energi.  Selain itu, pada kloroplas pun terdapat bermacam-macam enzim untuk reaksi kimia fotosintesis.

1. 2.     Penelitian tentang Fotosintesis

Beberapa percobaan yang dilakukan untuk mengetahui hasil-hasil yang diperoleh dari fotosintesis, antara lain :

a). Percobaan Ingenhousz

Obyek yang digunakan adalah tumbuhan Hydrilla verticillata. Hasil dari percobaannya disimpulkan bahwa fotosintesis menghasilkan gas, yang ternyata adalah oksigen.

b). Percobaan Engelmann

Obyek yang digunakan        adalah ganggang Spirogyra dan bakteri thermo. Di bawah mikroskop terlihat bakteri thermo berkumpul pada bagian kloroplas yang terkena cahaya matahari (B) akibat banyaknya oksigen di daerah ini. Kesimpulan yang dapat ditarik oleh Engelmann, yaitu bahwa fotosintesis membebaskan gas oksigen dan kloroplast yang bertanggung jawab terhadap produksi oksigentersebut.

c). Percobaan Sacchs

Dalam percobaan ini, Sacchs membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, berlangsung pada bagian yang berklorofil, sedang hasil akhir dari fotosintesis adalah zat tepung (amylum). Percobaan ini didasari atas pengertian bahwa amylum, jika bereaksi dengan iodium akan berwarna biru. Pada bagian daun yang ditutup dengan kertas timah (tidak kena cahaya) tidak berwarna biru, berarti di daerah tersebut tidak berlangsug fotosintesis.

3.  Reaksi Fotosintesis

      Fotosintesis merupakan proses pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk gula yang dihasilkan dari reduksi karbondioksida yang miskin energi. Fotosintesis dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sederhana :

6 CO₂ + 12 H₂O              C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O + 6 O₂

Pada dasarnya proses fotosintesis terjadi dalam dua tahap, yaitu reaksi terang (reaksi tergantung cahaya) dan reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya).

a).  Reaksi Terang (Reaksi Tergantung Cahaya)

Reaksi pertama dalam fotosintesis memang tergantung adanya cahaya, sehingga disebut sebagai reaksi terang. Sering reaksi ini disebut reaksi fotokimia / reaksi fotolisis / reaksi Hill, prosesnya berlangsung di Grana.

Dalam reaksi terang terdapat dua pusat reaksi, yaitu fotosistem I (FS I) dan fotosistem II (FS II). Pada FS I terdapat klorofil a.683 (kl A.683) dan karotenoid yang mampu menyerap energi cahaya maksimum pada gelombang 700 nm (P 700), sedangkan untuk FS II dengan P 680 diserap oleh klorofil a 673 (kl A.673) dan klorofil b.

Jika kloroplast mendapat cahaya, maka electron dari klorofil pada kedua fotosistem akan tereksitasi.  Elektron kaya energi ini kemudian dipindahkan melalui akseptor-akseptor untuk dimanfaatkan energinya.

1). Fotosistem I (FS I)

Elektron yang dikeluarkan dari FS I diteima oleh akseptor feredoksin sebagai akseptor utama. Elektron ini lalu ditransfer ke NADP. Pada saat yang sama juga menerima ion H⁺ sehingga terbentuk nikotinamida adenin dinukleotid fosfat tereduksi (NADPH₂).

      NADP + 2 H⁺ + 2e           NADPH₂

2). Fotosistem II ( FS II )

Elektron dari FS II diterima oleh akseptor-akseptor elektron (plastoquinon, sitokrom dan plastosianin) menuju FS I.  Elektron ini digunakan untuk mengisi lubang pada FS I. Waktu mengalir melaui ekseptor-akseptornya, elektron ini melepaskan energinya.  Energi ini digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan Pi (fotofosforilasi)

ADP + Pi                    ATP

FS II yang telah kehilangan elektron ini akan segera diganti dari pemecahan air (fotolisis) :

2 H₂O                2 H⁺ + 2 OH^-

2 OH^-                 2 e  + H₂O + ½ O₂

H₂O                   2 H⁺ + 2 e^- + ½ O₂

2 H₂O                4 H⁺  +  4 e^-  +  O₂

Pada fotolisis terlihat bahwa O₂ yang dibebaskan berasal dari dua molekul air ( 2 H₂O ), Jadi pada reaksi terang dihasilkan ATP, NADPH₂ dan O₂.

b). Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya)

      Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya / Reaksi Blackman) adalah suatu proses fiksasi CO₂ untuk membentuk glukosa dengan menggunakan energi yang dihasilkan oleh reaksi terang. Reaksi ini terjadi di stroma pada kloroplas dan tidak memerlukan cahaya. Reaksi biokimiawinya berlangsung melalui suatu siklus yang disebut siklus Calvin Benson.

      PGAL yang terbentuk dalam reaksi gelap merupakan hasil berdih fotosintesis secara keseluruhan. Untuk membentuk satu molekul glukosa diperlukan dua molekul PGAL dan ini diperoleh dari mereduksi enam molekul CO₂. Dengan mereduksi enam mulekul CO₂, akan dihasilkan 12 molekul PGAL. Dua molekul PGAL digunakan untuk membentuk glukosa, sedangkan 10 molekul lainnya akan direduksi kembali melalui senyawa antara seperti fruktosa 1,6 difosfst (FDP) dan glukosa 5-fosfat (G 5-P) untuk menghasilkan RuDP.

Untuk lebih jelasnya perhatikan skema fotosintesis, yang menunjukkan keterkaitan antara reaksi terang dan reaksi gelap di bawah ini :

Keterangan :

h_v   : cahaya matahari

Kotak dalam adalah reaksi terang (reaksi tergantung cahaya)

Kotak luar adalah reaksi tak tergantung cahaya (siklus Calvin Benson)

Senyawa pertama yang ditemukan setelah pengikatan CO₂ oleh RuDP adalah PGA ( asam fosfogliserat ) yang terdiri atas 3 atom karbon. Oleh karenanya, tumbuhan yang melakukan fotosintesis menggunakan cara ini disebut tumbuhan C_3.

Fotosintesis melalui jalur C₄ (Jalur metabolisme Hatch – Slack)

Terjadi pada tumbuhan golongan C4; yaitu tumbuhan tebu, jagung, berbagai rerumputan (crabgrass, shorghum dan Bermuda grass) dan beberapa tumbuhan padang pasir. Tumbuhan ini digolongkan ke dalam tumbuhan C₄ karena senyawa pertama yang dijumpai setelah fiksasi CO₂ adalah asam oksaloasetat yang merupakan senyawa dengan 4 atom karbon.

Kelebihan Tumbuhan C4 dibanding  dengan C3

1. Membutuhkan lebih banyak ATP;
2. Sintesis glukosa berlangsung lebih cepat per satuan luas daun;
3. Berlangsung lebih efisien dalam keadaan intensitas cahaya yang tinggi;
4. Affinitas enzym fosfoenolpiruvat karboksilase terhadap CO₂ lebih besar dibanding dengan RuDP
5. Penambatan CO₂ lebih efektif;
6. Proses fotosintesis berlangsung cukup baik dalam keadaan jumlah CO₂ yang sangat sedikit di udara.
7. Tumbuh lebih cepat.

1. KEMOSINTESIS

Kemosintesis terjadi pada beberapa jenis bakteri yang menggunakan energi dari reaksi kimia anorganik sederhana untuk sintesa karbohidrat, dan menggunakan energi kimia dari luar tubuh.

• Sumber karbon untuk kemosintesis berasal dari CO2.
• Bahan baku anorganik adalah air dan karbon dioksida.
• Sumber energi dari reaksi kimia (bukan dari cahaya).
• Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan; Seperti : hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi, amonia dan nitrit.

Beberapa organisme yang melakukan kemosintesis :

1.  Bakteri sulfur tidak berpigmen yang mengoksidasi sulfida menjadi  sulfat :

• Menyerap (H₂S) maupun S₂ dari lingkungan
• Kedua senyawa tsb bergabung dengan oksigen dan menghasilkan energi yang digunakan untuk membuat Karbohidrat
• Hasil samping berupa S₂, bila bahan asalnya H₂S dan ion sulfat (SO₄^2-) bila asalnya S₂

2. Bakteri besi yang mengoksidasi ferrohidroksida menjadi ferrihidroksida.

• Hidup di air tawar atau air asin yang mengandung senyawa besi terlarut.
• Bakteri menyerap senyawa besi terlarut dan menggabungkannya dengan oksigen sehingga menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan energi.

3. Bakteri Nitrifikasi

• Tipe bakteri yang menggunakan amonia dan melepaskan ion nitrit. Contoh :Nitrosomonas
• Tipe bakteri yang menggunakan ion nitrit dan melepaskan ion nitrat : Nitrobakter

PERBANDINGAN ANTARA FOTOSINTESIS DAN KEMOSINTESIS

Organisme

Type proses

Bahan yang dipakai

Sumber energi

Hasil

Tumbuhan hijau

Fotosintesis

CO_{2 ,} H₂O

Cahaya yang diabsorbsi klorofil

Gula, H₂O, O₂

Bakteri belerang hijau

Fotosintesis

CO₂ , H₂S

Cahaya yang diabsorbsi klorofil bakteri

Gula, H₂O , S

Bakteri belerang ungu

Fotosintesis

CO_{2 ,} H₂S, H₂O

Cahaya yang diserap bakteriopurpurin

Gula, H₂SO₄

Bakteri Nitrifikasi

Kemosintesis

CO_{2 ,} H₂O

Oksidasi ammonia menjadi nitrit

Gula, H₂O, O₂

Bakteri Nitrifikasi

Kemosintesis

CO_{2 ,} H₂O

Oksidasi nitrit menjadi nitrat

Gula, H₂O, O₂

Bakteri belerang tak berwarna

Kemosintesis

CO_{2 ,} H₂O

Oksidasi H₂S menjadi sulfat

Gula, H₂O, O₂

Bakteri besi

Kemosintesis

CO_{2 ,} H₂O

Oksidasi ferro menjadi ferri

Gula, H₂O, O₂

1. Sintesis Lemak

• Terjadi di sitosol
• Lemak atau lipida adalah senyawa yang terdiri atas satu molekul gliserol (R–OH) dan tiga molekul asam lemak ( R-COOH)
• Lemak penting sebagai komponen structural sel, khususnya membrane sel dan sebagai bahan baker biologis. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, lemak dapat diperoleh dari makanan dan dapat pula disintesis di dalam tubuh. Di dalam tubuh, lemak dapat disintesis dari produk antara (intermediate product) pada proses respirasi, seperti PGAL dan asetil KoA.
• Baik tumbuhan maupun hewan dapat mensintesis lemak dari karbohidrat, melalui tahap-tahap :

            1. Sintesis gliserol [ C₃H₅(OH)₃ ]

            2. Sintesis asam lemak

            3. Penggabungan asam lemak dan gliserol.

(a) GLISEROL ( C₃H₈O₃ )

(b) Asam lemak (asam strearat, C₁₇ H₃₅ COOH)

(b) Asam lemak (asam stearat, C₁₇H₃₅COOH )

gliserol    +    asam lemak        =     lemak            +      air

1. Sintesis Protein

• Terjadi di ribosom
• Unit penyusunnya adalah asam amino
• Protein merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida
• Ikatan peptida adalah ikatan yang meng-hubungkan antara gugus amine dari satu asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino yang lain.

ASAM AMINO ESSENSIAL

• Yaitu asam amino yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh;
• Yang termasuk ke dalam golongan ini :

Arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin

ASAM AMINO NON ESENSIAL

• Yaitu asam amino yang dapat dibentuk oleh tubuh melalui senyawa antara respirasi.
• Yang termasuk golongan ini :

Alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin dan tirosin

Klasifikasi protein berdasar fungsi biologiknya

• Enzim, menkatalisis reaksi-reaksi biokimia
• Protein cadangan, disimpan sebagai cadangan makanan
• Protein transpor, mentranspor zat/unsur tertentu
• Protein kontraktil pada jaringan tertentu
• Protein pelindung, misalnya antibodi
• Toksin, merupakan racun
• Hormon,mengatur proses-proses hidup
• Protein struktural, penyusun struktur sel, jaringan, dan tubuh.

Keterkaitan Metabolisme, Karbohidrat, Lemak dan Protein

di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya?

Perhatikan Gambar di bawah ini! Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa-senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.

Hubungan antara metabolisme
karbohidrat, lemak, dan protein.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan.

Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.