Biokimi Nutrisi_Aslamya

LEMBAGA KAJIAN DAN PENGEMBANGAN PENDIDIKAN (LKPP)

LAPORAN MODUL PEMBELAJARAN BERBASIS SCL

Judul : PEMBELAJARAN BERBASIS SCL PADA MATA KULIAH

BIOKIMIA NUTRISI

oleh : Dr. Ir. Siti Aslamyah, MP.

Dibiayai oleh Dana DIPA Universitas Hasanuddin sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Pekerjaan

Nomor : 469/H4.23/PM.05/2008 Tanggal 04 Februari 2008

JURUSAN PERIKANAN FAKULTAS ILMU KELAUTAN DAN PERIKANAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN FEBRUARI 2008

LEMBAGA KAJIAN DAN PENGEMBANGAN PENDIDIKAN (LKPP)

Lantai Dasar Gedung Perpustakaan Universitas Hasanuddin

HALAMAN PENGESAHAN

LAPORAN MODUL PEMBELAJARAN PROGRAM TRANSFORMASI DARI TEACHING KE LEARNING

UNIVERSITAS HASANUDDIN 2008

Judul : PEMBELAJARAN BERBASIS SCL PADA MATA KULIAH BIOKIMIA NUTRISI

Nama Lengkap : Dr.Ir. Siti Aslamyah, MP.

NIP : 132 051 759

Pangkat/Golongan : Lektor/III D

Jurusan : Perikanan

Fakultas/Universitas : Ilmu Kelautan dan Perikanan/Universitas Hasanuddin

Jangka Waktu Kegiatan : 1 (satu) Bulan Mulai 04 Januari 2008 s/d 04 Februari 2008

Biaya : Rp. 4.000.000,- (Empat Juta Rupiah) Dibiayai oleh Dana DIPA Universitas Hasanuddin sesuai dengan surat Perjanjian Pelaksanaan Pekerjaan Nomor : 469/H4.23/PM.05/2008, tanggal 04 Januari 2008

Makassar, 04 Februari 2008

Mengetahui : Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan Universitas Hasanuddin An. Dekan, Pembuat Modul, Dr. Ir. Dody Dharmawan Trijuno, M.App.Sc Dr.Ir. Siti Aslamyah, MP. NIP 131 846 404 NIP 132 051 759 .

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan karunia-

Nya sehingga laporan modul pembelajaran berbasis SCL pada matakuliah Biokimia Nutrisi

berhasil diselesaikan. Jangka waktu kegiatan kurang lebih sebulan sejak bulan Januari

sampai Februari 2008.

Upaya untuk menghasilkan luaran menjadi manusia yang adaptif, yaitu manusia

yang mampu beradaptasi dan berubah secara berkelanjutan dan, tidak dapat mengandalkan

format pendidikan konvensional yang berbasis pada pendekatan pengajaran (teaching

approach). Akan tetapi, diperlukan suatu pendekatan pembelajaran dimana mahasiswa

tidak hanya dibekali substansi pengetahuan, tetapi juga dibekali dengan teknik atau metode

pembelajaran agar nantinya mampu beradaptasi dan berubah secara berkelanjutan

(constant learning).

Rencana pelaksanaan perkuliahan dengan metode Student Center Learning (SCL)

diharapkan dapat berjalan dengan baik setelah tersedianya fasilitas pembelajaran berupa

modul untuk setiap materi pembelajaran pada mata kuliah biokimia nutrisi. Dengan

demikian, modul-modul tersebut diharapkan menjadi pegangan mahasiswa untuk

melakukan diskusi dan membuat tugas yang diberikan fasilitator.

Selesainya laporan modul ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan dari berbagai

pihak. Melalui prakata ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ketua, sekretaris, dan staf Lembaga Kajian dan Pengembangan pendidikan Unhas.

2. Staf pengajar terutama Tim pengajar matakuliah Biokimia Nutrisi di Program Studi

Budidaya, jurusan Perikanan, Fakuktas ilmu kelautan dan perikanan..

3. Semua pihak atas kerjasamanya selama penulis mengikuti pelatihan pembelajaran

berbasis SCL.

Penulis berharap modul pembelajaran yang penulis susun ini dapat diterapkan oleh

anggota tim pengajar agar mempermudah dalam proses pembelajaram. Akhir kata, penulis

mengucapkan terima kasih atas kesempatan yang diberikan dalam rangka perbaikan mutu

akademik di jurusan Perikanan, Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan, Universitas

Hasanuddin. Mohon kiranya dapat memberi saran dan kritik kepada penulis agar metoda

pembelajaran ini menjadi lebih baik dan menarik. Semoga modul mata kuliah biokimia

nutrisi ini bermanfaat, khususnya bagi mahasiswa budidaya perairan.

Makasaar, Februari 2008

Penulis

RINGKASAN

Ilmu biokimia bertujuan untuk mempelajari sifat-sifat zat-zat kimia yang terdapat

dalam jasad hidup, senyawa yang diproduksi, serta fungsi dan transformasi zat-zat kimia

tersebut, selanjutnya menelaah transformasi tersebut berhubungan dengan aktivitas

kehidupan. Dengan demikian, pemahaman tentang bagaimana kumpulan zat tak hidup

bercampur, bereaksi, dan berinteraksi menghasilkan zat yang disebut hidup, merupakan

dasar dalam mempelajari organisme sebagai zat hidup yang utuh. Hal penting lain yang

perlu dipahami, keterkaitan zat-zat tak hidup tersebut dengan kebutuhan zat gizi atau

nutrisi. Oleh karena itu, mata kuliah ini adalah mata kuliah dasar di program studi

budidaya perairan dan merupakan mata kuliah prasyarat untuk mengambil mata kuliah

nutrisi kultivan dan teknologi manajemen pakan.

Pokok bahasan mata kuliah meliputi pendahuluan, logika molekul organisme hidup

dan nutrisi ikan, karbohidrat, lipida, protein, vitamin, mineral, asam nukleat, enzim, dan

metabolisme energi.

Sub-pokok bahasan pada modul pendahuluan informasi kontrak dan rencana

pembelajaran, keterkaitan mata kuliah dengan kompetensi lulusan, dan ruang lingkup

mata kuliah.

Sub-pokok bahasan pada modul logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan

meliputi sifat khusus benda hidup, makromolekul organik pada organisme hidup, sel,

fungsi biomolekul dalam sel, serta keterkaitan biomolekul dengan zat gizi pakan dan

proses nutrisi dalam tubuh ikan.

Sub-pokok bahasan pada modul karbohidrat adalah struktur karbohidrat, fungsi

karbohidrat, penggolongan karbohidrat, biokimia penting karbohidrat, dan metabolisme

karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor elektron, glikogenesis,

dan glukoneogenesis

Sub-pokok bahasan pada modul lipida adalah struktur lipida, fungsi lipida,

pengelompokan lipida, sifat-sifat lipida, dan metabolisme lipida meliputi lipolisis dan

lipogenesis.

Sub-pokok bahasan pada modul protein adalah struktur protein, fungsi protein,

penggolongan protein, struktur asam amino, fungsi asam amino, penggolongan asam

amino, struktur peptida, dan metabolisme protein meliputi katabolisme dan sintesa protein

Sub-pokok bahasan pada modul vitamin meliputi pengelompokan vitamin, vitamin

sebagai koenzim, peran vitamin dalam metabolisme, metabolisme vitamin yang larut

dalam air, dan metabolisme vitamin yang larut dalam lemak.

Sub-pokok bahasan pada modul mineral meliputi penggolongan mineral, distribusi

mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral, serta

fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh.

Sub-pokok bahasan pada modul asam nukleat meliputi struktur asam nukleat, jenis

dan fungsi asam nukleat, peran asam nukleat dalam sintesa protein, serta peran asam

nukleat sebagai koenzim.

Sub-pokok bahasan pada modul enzim meliputi struktur dan fungsi enzim,

penggolongan enzim, enzim sebagai protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim,

kinetika reaksi enzim, serta faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim.

Sub-pokok bahasan pada modul terakhir pada mata kuliah biokimia nutrisi adalah

metabolisme energi meliputi konsep bioenergetika, anabolisme dan katabolisme, tahapan

pembentukan energi dari makanan, energi bebas dan perangkaian reaksi eksegonik dengan

endergonik, senyawa-senyawa berenergi tinggi, dan pengontrolan metabolisme.

PETA KEDUDUKAN MODUL

08. Asam nukleat • Struktur asam nukleat • Jenis dan fungsi asam nukleat. • Peran asam nukleat dalam sintesa

protein • Peran asam nukleat sebagai koenzim

09. Enzim • Struktur dan fungsi enzim • Penggolongan enzim • Enzim sebagai protein • Sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim • Kinetika reaksi enzim • Faktor-faktor yang mempengaruhi

aktivitas enzim

10. Metabolisme energi • Konsep bioenergetika • Anabolisme dan katabolisme • Tahapan pembentukan energi dari

makanan • Energi bebas dan perangkaian reaksi

eksegonik dengan endergonik • Senyawa-senyawa berenergi tinggi • Pengontrolan metabolisme

03. Karbohidrat • Struktur karbohidrat • Fungsi karbohidrat • Penggolongan karbohidrat • Biokimia penting karbohidrat • Metabolisme karbohidrat

04. Lipida • Struktur lipida • Fungsi lipida • Pengelompokan lipida • Sifat-sifat lipida • Metabolisme lipida

05. Protein • Struktur protein • Fungsi protein • Penggolongan protein • Struktur asam amino • Fungsi asam amino • Penggolongan asam amino • Struktur peptida • Metabolisme protein

07. Mineral • Penggolongan mineral • Distribusi mineral dalam organ dan

jaringan • Absorbsi, metabolisme, dan ekskresi

mineral • Fungsi biokimia dan pengaturan mineral

dalam tubuh

06. Vitamin a. Pengelompokan vitamin b. Vitamin sebagai koenzim c. Peran vitamin dalam metabolisme d. Metabolisme vitamin yang larut dalam

air e. Metabolisme vitamin yang larut dalam

lemak

01. Pendahuluan • Informasi kontrak pembelajaran • Keterkaitan mata kuliah dengan

kompetensi lulusan • Ruang lingkup mata kuliah

02. Logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan

• Sifat khusus benda hidup • Makromolekul organik pada organisme

hidup • Sel • Fungsi biomolekul dalam sel • Keterkaitan biomolekul dengan zat gizi

pakan dan proses nutrisi dalam tubuh ikan

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL..................................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... ii

KATA PENGANTAR.................................................................................................. iii

RINGKASAN............................................................................................................... iv

PETA KEDUDUKAN MODUL .................................................................................. vi

DAFTAR ISI ................................................................................................................ vii

MODUL I ..................................................................................................................... 1

MODUL II .................................................................................................................... 6

MODUL III ................................................................................................................... 15

MODUL IV ................................................................................................................... 26

MODUL V .................................................................................................................... 39

MODUL VI .................................................................................................................. 53

MODUL VII ................................................................................................................. 62

MODUL VIII ............................................................................................................... 68

MODUL IX ................................................................................................................ 79

MODUL X.................................................................................................................... 98

LAMPIRAN : RANCANGAN PEMBELAJARAN BERBASIS SCL

Mata Kuliah : BIOKIMIA NUTRISI

LAPORAN

RANCANGAN PEMBELAJARAN BERBASIS SCL

Matakuliah: Biokimia Nutrisi

Oleh

Oleh

Dr. Ir. Siti Aslamyah, MP

Program Studi: Budidaya Perairan

Fakultas: Ilmu Kelautan dan Perikanan

Universitas Hasanuddin

Makassar

14 September 2007

DAFTAR ISI

No Hal

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Sampul

Halaman Pengesahan

Daftar Isi

Kompetensi Lulusan Kurikulum PS

Rancangan Pembelajaran Matakuliah

Tabel Rencana Penilaian Kinerja Mahasiswa

Kontrak Pembelajaran

Buku Panduan Kerja Keterampilan

Buku Pegangan Tutor

Buku Kerja Mahasiswa (Modul Praktikum)

Lembar Penilaian Indikator Pencapaian Kompetensi

Lembar Konsultasi

1

2

3

5

8

18

26

KOMPETENSI LULUSAN PROGRAM STUDI BUDIDAYA PERAIRAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN

ELEMEN KOMPETENSI KELOMPOK

KOMPETENSI

No RUMUSAN KOMPETENSI

a b c d e

1 Pengembangan kepribadian dan interaksi ilmiah

√ √ KOMPETENSI UTAMA

2 Mengembangkan serta menerapkan ilmu dan teknologi Pakan kultivan (organisme akuakultur) pesisir

√ √ √

3 Rancang bangun prasarana dan sarana akuakultur bahari

√ √ √

4 Pembenihan dan pembesaran kultivan pesisir

√ √ √

5 Genetika dan pemuliabiakan kultivan pesisir

√ √ √

6 Kemampuan melakukan Penanganan terhadap penyakit dan parasit ikan

√ √ √

7 Manajemen kualitas air atau media kultivan pesisir

√ √ √

8 Mampu mengembangkan teknologi budidaya perairan yang berorientasi pada pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta pembangunan

√ √

9 Mampu menerapkan teknologi budidaya perairan pantai yang efisien, berwawasan lingkungan, dan berorientasi pasar

√ √ √

10 Menguasai dan terampil menerapkan ilmu dan teknologi budidaya perairan air tawar

√ √ √

11 Mampu bekerjasama dalam satu tim

√ √

12 Memiliki kemampuan komunikasi, leadership dan entrepreneurship

√ √ √

KOMPETENSI PENDUKUNG

13 Kemampuan untuk mengembangkan diri

√ √

KOMPETENSI LAINNYA

14 Mampu dan trampil menerapkan ilmu dan teknologi budidaya perairan, khususnya budidaya perairan

√ √

pantai

15 Mampu mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi budidaya perairan pantai seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta tuntutan pembangunan

√ √ √

ELEMEN KOMPETENSI :

a. Landasan kepribadian b. Penguasaan ilmu dan keterampilan c. Kemampuan berkarya d. Sikap dan perilaku dalam berkarya menurut tingkat keahlian berdasarkan ilmu

dan keterampilan yang dikuasai e. Pemahaman kaidah berkehidupan bermasyarakat sesuai dengan pilihan

keahlian dalam berkarya

RENCANA PEMBELAJARAN BERBASIS KBK

MATAKULIAH: BIOKIMIA NUTRISI

Kompetensi Utama: Kemampuan dalam menerapkan pengetahuan dasar proses biokimia nutrisi pada ikan (2)

Kompetensi Pendukung: Mampu bekerjasama dalam satu tim (11)

Memiliki kemampuan komunikasi, leadership, dan entrepreneurship (12)

Kompetensi Lainnya (Institusial): Mampu dan terampil menerapkan ilmu dan teknologi budidaya perairan, khususnya

budidaya perairan pantai (9)

MINGGU

KE :

MATERI

PEMBELA JARAN

BENTUK PEMBELA JARAN (Metode

SCL)

KOMPETENSI AKHIR SESI PEMBELAJARAN

IN

1 Pendahuluan: informasi kontrak dan rencana pembelajaran, keterkaitan MK dengan kompetensi lulusan, ruang lingkup MK

Kuliah interaktif

Memahami aturan main, mampu menjelaskan keterkaitan MK dengan kompetensi lulusan, memahami ruang lingkup MK

K

kem

2 Logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan

Kuliah+tugas kajian pustaka

Mampu menjelaskan sifat khusus benda hidup, makromolekul organik pada organisme hidup, sel, fungsi biomolekul dalam sel, serta keterkaitan biomolekul dengan zat gizi pakan dan kebutuhan nutrisi dalam tubuh ikan

Kmkekrkep

3-4 Karbohidrat Kuliah+kerja kelompok+diskusi+ tutorial

Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan karbohidrat, biokimia penting karbohidrat, metabolisme karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor elektron, glikogenesis, dan glukoneogenesis

Kinked

5-6 Lipida

Kuliah+kerja kelompok+diskusi+ tutorial

Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta pengelompokan lipida, sifat-sifat lipida, metabolisme lipida meliputi lipolisis dan lipogenesis

Kinked

7-8 Protein


Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan protein, struktur dan fungsi serta penggolongan asam amino, struktur peptida, metabolisme protein meliputi katabolisme dan sintesa protein

Kinked

9-10 Vitamin Kuliah+kerja kelompok+diskusi+ tutorial

.

Mampu menjelaskan pengelompokan vitamin, vitamin sebagai koenzim, peran vitamin dalam metabolisme, metabolisme vitamin yang larut dalam air, dan metabolisme vitamin yang larut dalam lemak

Kinked

11-12 Mineral Kuliah+kerja kelompok+diskusi+ tutorial

Mampu menjelaskan penggolongan mineral, distribusi mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral, fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh

Kinked

13 Asam nukleat


Mampu menjelaskan struktur, jenis, dan fungsi asam nukleat, peran asam nukleat dalam sintesa protein dan sebagai koenzim

Kmkekrkep

14-15 Enzim


Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan enzim, enzim sebagai protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim, kenetika reaksi enzim dan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim

Kinked

16 Metabolisme energi


Mampu menjelaskan konsep bioenergitika, anabolisme dan katabolismetahapan pembentukan energi dari makanan, , energi bebas dan perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik, senyawa-

Kmkekrkep

senyawa berenergi tinggi, dan pengontrolan metabolisme

NAMA MATA KULIAH: BIOKIMIA NUTRISI

KODE/NAMA DOSEN: Dr. Ir. Siti Aslamyah, MP.

JUMLAH PESERTA: 35 Orang

JURUSAN: PERIKANAN

EVALUASI KOMPETENSI AKHIR SESI PEMBELAJARAN

Memahami aturan main, mampu menjelaskan keterkaitan MK dengan kompetensi lulusan,

memahami ruang lingkup MK (10%)

Mampu menjelamakromolekul o

sel, fungsi bketerkaitan biomdan kebutuhan

No NIM NAMA MAHASISWA

Keaktifan

Kemampuan menjelaskan

Kemampuan menjelaskan

Kk


Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan karbohidrat,

biokimia penting karbohidrat, metabolisme karbohidrat meliputi

glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor elektron, glikogenesis, dan

glukoneogenesis (10%)

Mampu mserta pe

lipida, me


Kelengkapan informasi

Kerjasama kelompok

Keaktifan dan kreativitas

Kelengkapinformasi


Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan protein, struktur dan fungsi serta penggolongan asam amino,

struktur peptida, metabolisme protein meliputi katabolisme dan sintesa protein

(10%)

Mampuvitam

peranmetaboair, dan m



Kerjasama kelompok


Kelengkainformasi


Mampu menjelaskan penggolongan mineral, distribusi mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral, fungsi biokimia

dan pengaturan mineral dalam tubuh (10%)

Mampu mfungsi asam

dalam s



Kerjasama kelompok


Kemampuamenjelaska


Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan enzim, enzim sebagai protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim, kenetika reaksi enzim dan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim (10%)

Mambioen

katabolienergi dari

perangkaendergonik

tinggi, da



Kerjasama kelompok


Kemampuamenjelaska

KONTRAK PEMBELAJARAN

Nama Mata Kuliah: Biokimia nutrisi

Pembelajar: Dr. Ir. Siti Aslamyah, MP.

Semester: IV

Hari Pertemuan/Jam: Rabu/ 13.50 – 15.30

Tempat Pertemuan: LT 1

1. MANFAAT MATA KULIAH

• Pertumbuhan ikan atau hewan akuatik lainnya sangat ditentukan oleh adanya keseimbangan asupan nutrisi pakan dan kebutuhan metabolisme tubuh. Asupan nutrisi pakan yang kurang berdampak pada tidak terpenuhinya kebutuhan metabolisme tubuh, sebaliknya asupan nutrisi pakan yang berlebih menyebabkan ketersedian nutrien melebihi kebutuhan metabolisme sehingga tidak efisien dan berpengaruh pada kualitas media budidaya.

• Mata kuliah ini, juga menunjang pencapaian salah satu tujuan khusus program studi budidaya perairan yaitu menjadikan luaran yang mempunyai kompetensi dalam hal mengembangkan serta menerapkan ilmu dan teknologi pakan kultivan (organisme akuakultur) pesisir

• Oleh sebab itu, mata kuliah ini ditawarkan untuk membantu mahasiswa memperoleh pemahaman yang komprehensif tentang biokimia nutrisi yang dapat digunakan dalam pekerjaannya, terutama dalam manajemen dan teknologi pakan

2. DESKRIPSI MATA KULIAH

Mata kuliah ini membahas tentang logika molekul organime hidup, kebutuhan dan metabolisme nutrisi ikan, konsep biokimia dan faktor-faktor yang meregulasi metabolisme energi dalam tubuh hewan akuatik.

3. TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa diharapkan :

• Memahami aturan main, mampu menjelaskan keterkaitan MK dengan kompetensi lulusan, memahami ruang lingkup MK

• Mampu menjelaskan sifat khusus benda hidup, makromolekul organik pada organisme hidup, sel, fungsi biomolekul dalam sel, serta keterkaitan biomolekul dengan zat gizi pakan dan kebutuhan nutrisi dalam tubuh ikan

• Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan karbohidrat, biokimia penting karbohidrat, metabolisme karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor elektron, glikogenesis, dan glukoneogenesis

• Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta pengelompokan lipida, sifat-sifat lipida, metabolisme lipida meliputi lipolisis dan lipogenesis

• Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan protein, struktur dan fungsi serta penggolongan asam amino, struktur peptida, metabolisme protein meliputi katabolisme dan sintesa protein

• Mampu menjelaskan pengelompokan vitamin, vitamin sebagai koenzim, peran vitamin dalam metabolisme, metabolisme vitamin yang larut dalam air, dan metabolisme vitamin yang larut dalam lemak

• Mampu menjelaskan penggolongan mineral, distribusi mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral, fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh

• Mampu menjelaskan struktur, jenis, dan fungsi asam nukleat, peran asam nukleat dalam sintesa protein dan sebagai koenzim

• Mampu menjelaskan struktur dan fungsi serta penggolongan enzim, enzim sebagai protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim, kenetika reaksi enzim dan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim

• Mampu menjelaskan konsep bioenergitika, anabolisme dan katabolismetahapan pembentukan energi dari makanan, , energi bebas dan perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik, senyawa-senyawa berenergi tinggi, dan pengontrolan metabolisme

4. ORGANISASI MATERI

01. Pendahuluan 02. Logika molekul

organisme hidup dan nutrisi ikan

08. Asam nukleat 09. Enzim

10. Metabolisme energi

03. Karbohidrat

04. Lipida

05. Protein 07. Mineral

06. Vitamin

5. STRATEGI PEMBELAJARAN

Metode perkuliahan yang digunakan pada mata kuliah ini adalah metode ceramah/kuliah, kajian pustaka, kerja kelompok, presentase, diskusi, dan tutorial. Ceramah dilakukan selama satu jam perkuliahan dan dilanjutkan dengan presentase dan diskusi selama satu jam perkuliahan, sedangkan kajian pustaka, kerja kelompok, dan tutorial dilakukan diluar jadwal perkuliahan. Selain itu, mahasiswa juga wajib mengikuti praktikum sebanyak satu kali seminggu selama dua jam.

6. MATERI/BAHAN BACAAN

Brody S. 1974. Bioenergetics and Growth with Special Reference to Efficiency Complex in Domestic Animals. London: Collier-McMillan Publ.

Hepher B. 1990. Nutrition of Pond Fishes. New York: Cambridge University Press.

Houlihan D, Bounjard T, Jobling M. 2001. Food Intake in Fish. Oxford : Osney Mead, Blackwell Science Ltd.

Lehninger. 1999. Dasar-Dasar Biokimia. Thenawijaya M., penerjemah. .Jakarta : Penerbit Erlangga.

Linder MC. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Parakkasi A, penerjemah.. Jakarta : Penerbit UI Press.

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 1999. Biokimia Harper. Hartono A, penterjemah; Santoso AH, editor. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Piliang WG. 2006. Fisiologi Nutrisi. Bogor : IPB Press.

Stipanuk MH. 2000. Biochemical and Physiological aspects of Human Nutrition. Philadelphia, PA 19106: W.B. Saunders Company. An Imprint of Elsevier Science. The Curtis Center Independence Square West,.

Stryer L. 2000. Biokimia. Tim penerjemah bagian biokimia FKUI, penterjemah; Soebianto SZ, Setiadi E., Editor. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Watanabe T. 1988. Fish Nutrition and Mariculture. JICA textbook the general aquaculture course. Tokyo: Departement of Aquatic Biosciences, Tokyo University of Fisheries.

7. TUGAS

• Mahasiswa harus membaca bahan bacaan sebelum mengikuti setiap perkuliahan

• Menyerahkan / membuat tugas kajian pustaka dan hasil kerja kelompok. • Mahasiswa harus mengikuti uji kompetensi keseluruhan bahan ajar yang

dilaksanakan diluar jadwal perkuliahan. • Mahasiswa harus mengikuti praktikum bagi yang pertama kali mengambil

mata kuliah ini. Mahasiswa yang mengulang tidak diharuskan mengikuti praktikum, jika praktikum untuk mata kuliah ini telah dilulusi dengan dibuktikan oleh nilai praktikum dari koordinator praktikum/mata kuliah

8. KRITERIA PENILAIAN

• Penilaian hasil belajar akan dilakukan oleh pengajar dengan menggunakan standar PAN yaitu berdasarkan distribusi normal nilai pada satu kelas.

• A = > rata-rata + 1,5 SD • B = (rata-rata + 0,5 SD) s.d (rata-rata + 1 SD) • C = rata-rata ± 0,5 SD • D = (rata-rata – 1 SD) s.d ( rata-rata – 0,5 SD) • E = < rata-rata – 1,5 SD

Hal-hal yang menjadi faktor penilaian kelulusan pada mata kuliah ini adalah

• Kelengkapan informasi; kemutahiran bahan pustaka 20% • Kemampuan menjelaskan 20% • Keaktifan dan kreativitas 20% • Kerjasama kelompok 10% • Uji kompetensi keseluruhan bahan ajar 20% • Praktikum 10%

9. NORMA AKADEMIK

1. Mahasiswa harus berpakaian rapih dan bersepatu 2. Mahasiswa tidak diperkenankan terlambat dan ribut dalam kelas 3. Wajib membaca materi yang akan disajikan pada pertemuan berikutnya

10. JADWAL PEMBELAJARAN

No.

Pokok Bahasan

Sub-Pokok Bahasan

Metode SCL Dosen

1 3 4 5 6

1

2.

3-4

Pendahuluan

Logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan

- Informasi kontrak dan rencana pembelajaran

- Keterkaitan MK dengan kompetensi lulusan

- Ruang lingkup MK

- Sifat khusus benda hidup

- Makromolekul organik pada organisme hidup

- Sel - Fungsi

biomolekul dalam sel

- Keterkaitan biomolekul dengan zat gizi pakan dan kebutuhan nutrisi dalam tubuh ikan

Kuliah interaktif


Kuliah+kerja

H

H

H

5-6

7-8

9-10

Karbohidrat

Lipida

Protein

Vitamin

- Struktur dan fungsi karbohidrat

- Penggolongan karbohidrat

- Biokimia penting karbohidrat

- Metabolisme karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor elektron, glikogenesis, dan glukoneogenesis

- Struktur dan fungsi lipida

- Pengelompokan lipida

- Sifat-sifat lipida

- Metabolisme lipida meliputi lipolisis dan lipogenesis

- Struktur dan fungsi protein

- Penggolongan protein

- Struktur dan fungsi asam amino

- Penggolongan asam amino

- Struktur peptida

- Metabolisme protein meliputi katabolisme

kelompok+diskusi+tutorial

Kuliah+kerja kelompok+diskusi+tut

orial


orial

PBL+presentasi

ES

ES

Z

11-12

13

14-15

Mineral

Asam nukleat

Enzim

dan sintesa protein

- Pengelompokan vitamin

- Vitamin sebagai koenzim

- Peran vitamin dalam metabolisme

- Metabolisme vitamin yang larut dalam air

- Metabolisme vitamin yang larut dalam lemak

- Penggolongan mineral

- Distribusi mineral dalam organ dan jaringan

- Absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral

- Fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh

- Struktur asam nukleat

- Jenis dan fungsi asam nukleat.

- Peran asam nukleat dalam sintesa protein

- Peran asam nukleat sebagai

PBL+presentasi



orial

Z

SA

SA

16

Metabolisme energi

koenzim

- Struktur dan fungsi enzim

- Penggolongan enzim

- Enzim sebagai protein

- Sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim

- Kenetika reaksi enzim

- Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim

- Konsep bioenergitika

- Anabolisme dan katabolisme

- Tahapan pembentukan energi dari makanan

- Energi bebas dam perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik

- Senyawa-senyawa berenergi tinggi

- Pengontrolan metabolisme


SA

MODUL I

Judul : Pendahuluan

BAB I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Ilmu biokimia bertujuan untuk mempelajari sifat-sifat zat-zat kimia yang

terdapat dalam jasad hidup, senyawa yang diproduksi, serta fungsi dan

transformasi zat-zat kimia tersebut, selanjutnya menelaah transformasi tersebut

berhubungan dengan aktivitas kehidupan.

Berbagai penelitian yang telah dilakukan pada sel hidup menunjukkan

bahwa sel hidup tidak lain adalah kumpulan zat tak hidup (inanimate matter).

Zat ini dapat diisolasi dan dipelajari dengan berbagai cara kimia dan fisika,

seperti yang dilakukan pada senyawa kimia. Di dalam sel hidup, zat tersebut

bercampur, bereaksi, dan berinteraksi satu dengan yang lainnya membentuk

suatu susunan yang rumit tetapi terorganisasi dengan rapi.

Di dalam ilmu biokimia, memahami bagaimana kumpulan zat tak hidup itu

bercampur, bereaksi, dan berinteraksi menghasilkan zat yang disebut hidup. Hal

yang berkaitan dengan tujuan tersebut adalah mempelajari dan menyelidiki

kehidupan yang pertama kali terjadi di masa silam di atas bumi. Di dalam

biokimia dipelajari proses kimia yang terjadi dalam zat hidup. Jadi semua hukum

kimia dan fisika yang berlaku dalam proses kimia juga berlaku pada zat hidup,

atau dengan kata lain, proses biologi mengikuti prinsip kimia dan fisika. Disini,

molekul kimia yang terdapat di dalam zat hidup tidak hanya bercampur dan

bereaksi membentuk biomolekul dan berbagai komponen zat hidup lainnya,

tetapi juga mengadakan interaksi satu dengan lainnya mengikuti prinsip lain dari

hukum kimia dan fisika yang telah dikenal. Prinsip tersebut disebut “Prinsip Asas

Logika Molekul Zat Hidup” (Principles of Molecular Logic of Living State).

Biokimia nutrisi mempelajari pemanfaatan nutrisi dalam tubuh organisme,

gagasan baru dalam produksi pakan dapat berhasil apabila proses biokimia

dapat dimengerti dengan baik.

B. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul pendahuluan meliputi :

a. Informasi kontrak pembelajaran

b. Keterkaitan mata kuliah dengan kompetensi lulusan

c. Ruang lingkup mata kuliah

C. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul pendahuluan dalam mata kuliah biokimia

nutrisi. Modul pendahuluan diberikan sebelum mahasiswa mempelajari modul

logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan, karbohidrat, lipida, protein,

vitamin, mineral, asam nukleat, enzim, dan metabolisme energi.

D. Sasaran Pembelajaran Modul

Sasaran pembelajaran yang diharapkan setelah mempelajari modul

pendahuluan ini mahasiswa budidaya perairan memahami aturan main, mampu

menjelaskan keterkaitan mata kuliah dengan kompetensi lulusan, dan

memahami ruang lingkup mata kuliah.

BAB II. Pembelajaran

A. Informasi Kontrak Pembelajaran

Kontrak pembelajaran mata kuliah biokimia tertuang pada Rancangan

Pembelajaran Mata Kuliah (Lampiran).

B. Keterkaitan Mata Kuliah dengan Kompetensi Lulusan

Mata kuliah biokimia nutrisi menunjang pencapaian salah satu tujuan

khusus program studi budidaya perairan yaitu menjadikan luaran yang

mempunyai kompetensi dalam hal mengembangkan serta menerapkan ilmu dan

teknologi pakan kultivan (organisme akuakultur) pesisir.

C. Ruang Lingkup Mata Kuliah

Mata kuliah biokimia nutrisi membahas tentang logika molekul organime

hidup, kebutuhan dan metabolisme nutrisi ikan, konsep biokimia dan faktor-faktor

yang meregulasi metabolisme energi dalam tubuh hewan akuatik.

Pokok bahasan mata kuliah meliputi pendahuluan, logika molekul

organisme hidup dan nutrisi ikan, karbohidrat, lipida, protein, vitamin, mineral,

asam nukleat, enzim, dan metabolisme energi.

Sub-pokok bahasan pada modul pendahuluan informasi kontrak dan

rencana pembelajaran, keterkaitan mata kuliah dengan kompetensi lulusan,

dan ruang lingkup mata kuliah.

Sub-pokok bahasan pada modul logika molekul organisme hidup dan

nutrisi ikan meliputi sifat khusus benda hidup, makromolekul organik pada

organisme hidup, sel, fungsi biomolekul dalam sel, serta keterkaitan biomolekul

dengan zat gizi pakan dan proses nutrisi dalam tubuh ikan

Sub-pokok bahasan pada modul karbohidrat adalah struktur karbohidrat,

fungsi karbohidrat, penggolongan karbohidrat, biokimia penting karbohidrat, dan

metabolisme karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor

elektron, glikogenesis, dan glukoneogenesis

Sub-pokok bahasan pada modul lipida adalah struktur lipida, fungsi lipida,

pengelompokan lipida, sifat-sifat lipida, dan metabolisme lipida meliputi lipolisis

dan lipogenesis.

Sub-pokok bahasan pada modul protein adalah struktur protein, fungsi

protein, penggolongan protein, struktur asam amino, fungsi asam amino,

penggolongan asam amino, struktur peptida, dan metabolisme protein meliputi

katabolisme dan sintesa protein

Sub-pokok bahasan pada modul vitamin meliputi pengelompokan vitamin,

vitamin sebagai koenzim, peran vitamin dalam metabolisme, metabolisme

vitamin yang larut dalam air, dan metabolisme vitamin yang larut dalam lemak.

Sub-pokok bahasan pada modul mineral meliputi penggolongan mineral,

distribusi mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi, metabolisme, dan ekskresi

mineral, serta fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh.

Sub-pokok bahasan pada modul asam nukleat meliputi struktur asam

nukleat, jenis dan fungsi asam nukleat, peran asam nukleat dalam sintesa protein,

serta peran asam nukleat sebagai koenzim.

Sub-pokok bahasan pada modul enzim meliputi struktur dan fungsi enzim,

penggolongan enzim, enzim sebagai protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim,

kinetika reaksi enzim, serta faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim.

Sub-pokok bahasan pada modul terakhir pada mata kuliah biokimia nutrisi

adalah metabolisme energi meliputi konsep bioenergetika, anabolisme dan

katabolisme, tahapan pembentukan energi dari makanan, energi bebas dan

perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik, senyawa-senyawa berenergi

tinggi, dan pengontrolan metabolisme.

BAB III. Penutup

Pemahaman tentang bagaimana kumpulan zat tak hidup bercampur,

bereaksi, dan berinteraksi menghasilkan zat yang disebut hidup merupakan dasar

dalam mempelajari organisme sebagai zat hidup yang utuh. Hal penting lain

yang perlu dipahami adalah keterkaitan zat-zat tak hidup tersebut dengan

kebutuhan zat gizi atau nutrisi.

Pengetahuan tentang ilmu biokimia nutrisi dapat diaplikasikan dalam

memahami pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi ikan atau hewan

akuatik lainnya. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan, perkembangan, dan

reproduksi ikan atau hewan akuatik lainnya sangat ditentukan oleh adanya

keseimbangan asupan nutrisi pakan dan kebutuhan metabolisme tubuh. Asupan

nutrisi pakan yang kurang berdampak pada tidak terpenuhinya kebutuhan

metabolisme tubuh, sebaliknya asupan nutrisi pakan yang berlebih

menyebabkan ketersedian nutrien melebihi kebutuhan metabolisme sehingga

tidak efisien.

DAFTAR PUSTAKA


Campbell PN,. Smith AD. 1982. Biochemistry illustrated. Edinburg London Melbourne and New York.

Girindra, A. 1993. Biokimia I. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Hepher B. 1990. Nutrition of Pond Fishes. New York: Cambridge University Press.


Haryati, 1998. Karbohidrat. Tugas matakuliah teknik penelitian biokimia. Bogor : Program Pascasarjana, IPB




Anwar HM, Piliang WG. 1992. Biokimia dan Fisiologi Gizi. Bogor: Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor.

Piliang WG, Al Haj SDj. 2006. Fisiologi Nutrisi. Bogor : Penerbit IPB Press.

Stipanuk MH. 2000. Biochemical and Physiological aspects of Human Nutrition. Philadelphia, PA 19106: W.B. Saunders Company. An Imprint of Elsevier Science. The Curtis Center Independence Square West,.


Soedarmo Dj. 1989. Biokimia Umum II. Bahan Pengajaran. Bogor: Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor.

Tacon, AGJ. 1991. Vitamin nutrition in shrimp and fish. Dalam Akiyama, A.M and Tan, R.K.H. (editor). Proceedings of the aquaculture, feed processing and nutriton workshop.

Watanabe T. 1988. Fish Nutrition and Mariculture. JICA textbook the general aquaculture course. Tokyo: Departement of Aquatic Biosciences, Tokyo University of Fisheries.

MODUL II

Judul : Logika Molekul Organisme Hidup dan Nutrisi Ikan

BAB I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Tubuh organisme hidup termasuk ikan tersusun dari beberapa unsur yang

bergabung membentuk sejumlah besar molekul. Karbon, oksigen, hidrogen, dan

nitrogen merupakan konstituen utama sebagian besar biomolekul. Fosfat

merupakan komponen asam nukleat serta molekul lainnya dan juga tersebar

secara luas dalam bentuk terionisasi di dalam tubuh organisme. Kalsium

memainkan peranan penting dalam banyak sekali proses biologik dan menjadi

pusat perhatian banyak riset.

Sel merupakan unit fundamental biologi. Sel mengandung sejumlah

organel yang memiliki banyak fungsi khusus. Secara kimiawi sel terdiri atas

biomolekul dan faktor pertumbuhan lain, yaitu vitamin dan mineral. Biomolekul

utama yang kompleks ditemukan dalam sel dan jaringan organisme, yaitu

Dioksinukleic Acid (DNA), Ribonukleic Acid (RNA), protein, polisakarida, dan lipid.

Molekul yang kompleks ini dibangun dari molekul sederhana, seperti

deoksinukleotida, ribonukleotida, asam amino, glukosa, dan asam lemak.

Biomolekul yang terdapat dalam benda hidup berbeda dari senyawa

kimia yang ada disekelilingnya (O2, CO2, N2, garam anorganik, ion-ion logam, dan

lain-lain), karena berat molekulnya yang jauh lebih besar dan strukturnya yang

kompleks. Meskipun unsur-unsur yang membentuknya tidak berbeda. Kualitas zat

gizi dari makanan yang dimakan oleh organisme hidup, sangat menentukan

kualitas biomolekul yang terkandung dalam sel organisme hidup.

B. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul logika molekul organisme hidup

dan nutrisi ikan meliputi :

a. Sifat khusus benda hidup

b. Makromolekul organik pada organisme hidup

c. Sel

d. Fungsi biomolekul dalam sel

e. Keterkaitan biomolekul dengan zat gizi pakan dan kebutuhan nutrisi dalam

tubuh ikan

C. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul ke-2 setelah mahasiswa mempelajari aturan

main, keterkaitan mata kuliah biokomia nutrisi dengan kompetensi lulusan, dan

ruang lingkup mata kuliah, serta sebelum mahasiswa mempelajari modul

karbohidrat, lipida, protein, vitamin, mineral, asam nukleat, enzim, dan

metabolisme energi.

D. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan, mahasiswa budidaya

perairan mampu menjelaskan tentang sifat khusus benda hidup, makromolekul

organik pada organisme hidup, sel, fungsi biomolekul dalam sel, serta

keterkaitannya dengan zat gizi pakan dan proses nutrisi dalam tubuh ikan.


A. Sifat khusus benda hidup

Organisme hidup mempunyai beberapa sifat khusus yang mencirikannya

sebagai benda hidup. Pertama, di antara sifat yang nyata dari organisme hidup

adalah sifat kompleks dan terorganisasi secara baik. Kedua, tiap komponen

organisme hidup mempunyai fungsi dan tujuan tertentu. Ketiga, organisme hidup

mempunyai kemampuan untuk mengekstrak, mengubah, dan menggunakan

energi lingkungannya dalam bentuk zat gizi organik atau energi sinar matahari.

Energi ini digunakan oleh organisme hidup untuk membangun dan

mempertahankan struktur kompleksnya. Organisme hidup tidak pernah berada

dalam keadaan seimbang di dalam dirinya atau dengan lingkungannya. Sifat

yang paling istimewa dari organisme hidup adalah kemampuannya alam

melakukan replikasi secara tepat.

B. Makromolekul organik pada organisme hidup

Senyawa kimia utama yang terdapat dalam jasad hidup adalah senyawa

organik karbon. Atom karbon tersebut akan berikatan dengan karbon, hidrogen,

oksigen dan nitrogen. Ikatan antar atom karbon tersebut dapat membentuk

struktur tulang karbon berantai lurus, bercabang dan siklik.

NH2 O

| |

– C – C – C – C – OH

|

H

Molekul yang terdapat dalam jasad hidup tersebut disebut biomolekul.

Biomolekul utamanya terdapat di dalam sel merupakan molekul organik yang

sangat besar, yaitu protein, asam nukleat, polisakarida, dan lipid. Keempat

molekul tersebut disebut makromolekul, di mana tiap-tiap makromolekul terdiri

atas unit-unit pembangun yang lebih kecil.

Protein tersusun atas 21 macam asam amino. Semua asam amino

mengandung gugus karboksil dan gugus amino yang terikat pada atom karbon

yang sama. Gugus lainnya disebut gugus R, gugus ini berlainan antara asam

amino yang satu dengan yang lain.

NH2 O

| |

R – C – C – C – OH

|

H

Asam nukleat terdiri atas unit monomer nukleotida. Asam nukleat

dibangun oleh 8 macam nukleotida, 4 macam pembentuk DNA dan 4 macam

pembentuk RNA. Perbedaan antara DNA dan RNA adalah pada basa dan

gulanya. DNA mengandung basa adenin, guanin, timin, sitosin, dan gula

deoksiribosa, sedangkan RNA mengandung basa adenin, guanin, urasil, sitosin,

dan gula ribosa.

Polisakarida seperti selulosa, pati dan glikogen terdiri atas unit yang lebih

kecil, yaitu monosakarida-monosakarida. Lipida, baik yang padat maupun cair

mengandung gliserol yang membentuk ester dengan berbagai asam lemak.

Protein dan asam nukleat merupakan makromolekul yang terdiri atas unit

monomer yang tidak sama, oleh karena itu untuk membuat makromolekul itu

serupa setiap dirakit, diperlukan pengarahan yang tepat yang disebut

pengarahan genetik.

C. Sel

1. Dasar-dasar Kehidupan Sel

Bermacam-macam proses biokimia terjadi di dalam sel dan setiap proses

ini mengikut sertakan suatu seri reaksi kimia. Dari substansi kecil yang sederhana,

sel membangun molekul-molekul besar yang merupakan karakteristik organisme

hidup. Molekul-molekul besar tersebut adalah protein, karbohidrat dan lipid.

Seluruh proses sintesa tersebut disebut anabolisme. Di dalam sel juga terjadi

proses sebaliknya yaitu molekul-molekul yang kompleks tersebut didegradasi atau

dipecah menjadi bagian atau senyawa yang lebih sederhana yang disebut

katabolisme. Katabolisme dan anabolisme, keduanya disebut metabolisme.

2. Bagian-bagian Sel dan Fungsinya

Struktur sel secara garis besar disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur sel secara garis besar

Membran sel disebut juga dengan membran plasma atau membran

sitoplasma. Membran tersebut bersifat permeabel. Air sangat mudah keluar

masuk sel, sedangkan cairan lainnya memerlukan fasilitas tertentu untuk

mekanisme transpor yang spesifik, misalnya larutan glukosa memerlukan protein

spesifik sebagai pembawa carrier.

Cytosol, adalah larutan media yang terletak di dalam sel di antara

organel-organel. Cytosol merupakan gudang karbohidrat, yaitu glikogen pada

hewan dan pati pada tanaman. Di dalam cytosol juga terdapat enzim yang

akan mengkatabolisasi glikogen menjadi glukosa, membentuk piruvat dan

senyawa-senyawa lainnya. Cytosol menyediakan piruvat untuk mitokhondria.

Lisosom, mengandung berbagai jenis enzim pencerna, seperti enzim yang

akan menghidrolisa protein, polisakrida dan lipid sel sedangkan Ribosom,

mengandung asam ribonukleat yang berfungsi mensintesa protein sel

Mitokhondria, merupakan pabrik energi sel, mengandung berbagai enzim

yang akan mengkatalisis zat makanan organik oleh molekul oksigen untuk

menghasilkan karondioksida dan air serta energi kimia. Energi kimia yang

dibebaskan dipergunakan untuk menghasilkan ATP (Adenosin Tri Phosphat), suatu

molekul pembawa energi utama sel.

Retikulum endoplasmik, terdiri atas retikulum endoplasmik kasar dan

retikulum endoplasmik halus. Pada retikulum endoplasmik kasar permukaan

membran dipenuhi oleh ribosom yang terlibat dalam biosintesa protein. Protein

yang disintesa akan disimpan sementara di dalam sel atau diangkut keluar sel.

Retikulum endoplasmik halus tidak dilengkapi ribosom, berperan di dalam

biosintesa lipid dan tempat menyimpan enzim yang belum aktif seperti zymogen

(prekusor enzim).

Inti sel, tempat terjadinya replikasi senyawa genetik (DNA), oleh karena itu

inti sel dianggap sebagai pusat kontrol dari pada sel. Di dalam inti sel juga

disintesa NAD (nicotinamide adenin dinucleotide). Bermacam-macam reaksi

oksidasi dan reduksi dapat terjadi jika enzim yang berfungsi terhadap reaksi

tersebut ditemani oleh NAD, oleh karena itu substansi tersebut disibut coenzyme.

D. Fungsi biomolekul dalam sel

Protein berasal dari bahasa Yunani “Proteos” yang artinya utama. Protein

merupakan bagian terbesar dari mahluk hidup yang mempunyai fungsi biologis

yang sangat penting. Banyak protein yang mempunyai aktivitas katalitik spesifik

dan berfungsi sebagai enzim. Protein yang lain berfungsi sebagai unsur struktural

di dalam sel dan jaringan. Dalam bentuk hormon, protein berfungsi sebagai

pengatur (regulator) dan dalam bentuk haemoglobin, protein berfungsi sebagai

media transport

Asam nukleat terdiri atas DNA (asam deoksiribonukleat = deoxyribonukleic

acid) dan RNA (asam ribonukleat = Ribonucleic acid) adalah merupakan

senyawa yang berfungsi sebagai penyimpan, transmisi, dan penterjemah sinyal

genetik dalam biosintesis protein. DNA berperan sebagai informasi genetik,

sedangkan RNA menerjemahkan bentuk protein yang dikehendaki.

Polisakarida mempunyai dua fungsi utama, pati merupakan penyimpan

bahan bakar penghasil energi dan selulosa berfungsi sebagai unsur struktural

bagian luar sel. Lipid memegang dua peranan utama, sebagai komponen

struktural utama membran sel, yaitu menjaga permeabilitas membran sel dan

sebagai simpanan energi.

E. Keterkaitan biomolekul dengan zat gizi makanan dan kebutuhan nutrisi dalam tubuh ikan

Makanan (diet) menggambarkan komposisi nutrisi yang dibutuhkan. Zat

makanan yang dibutuhkan meliputi protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dan

mineral. Kebutuhan zat makanan antara lain bergantung pada umur (ukuran),

jenis, dan kondisi fisiologi ikan.

Zat makanan yang dikonsumsi tersebut akan mengalami : (1) proses

pencernaan, (2) penyerapan dan (3) metabolisme dan ekskresi.

1. Proses pencernaan

karbohidrase

Karbohidrat monosakarida

protease

Protein asam amino

Lipase

Lemak asam lemak + gliserol

2. Proses penyerapan

Protein

- Bentuk penyerapan

Larva : makro molekul (mis:dipeptida, tripeptida)

Umum : asam amino

- Lokasi penyerapan : mulai usus bagian tengah, pada larva proses

penyerapan terjadi di rektum

- proses : pinositosis

Lemak

- bentuk penyerapan : asam lemak +gliserol

- lokasi penyerapan : mulai usus bagian tengah

- proses penyerapan : pinositosis

Karbohidrat

- bentuk penyerapan : glukosa

- lokasi penyerapan : mulai usus bagian tengah

- proses penyerapan : transport aktif

Vitamin dan mineral

Berdasarkan kelarutannya, vitamin terdiri atas dua kelompok, yaitu vitamin

yang larut dalam air (vitamin B dan C) dan vitamin yang larut dalam lemak

vitamin (A, D, E, dan K). Proses penyerapan vitamin yang larut dalam air,

bersamaan dengan masuknya air ke dalam membran sel baik secara difusi

sederhana maupun osmosis. Vitamin-vitamin yang larut dalam lemak akan

diserap oleh dinding usus (enterosit) bersamaan dengan diserapnya asam lemak.

Dengan demikian, semakin banyak asam lemak yang diserap oleh tubuh maka

jumlah vitamin A, D, E, dan K dalam tubuh akan lebih banyak.

Mineral yang terkandung di dalam pakan setelah melalui proses

pencernaan sebagian akan larut dalam air bersaman dengan terserapnya air,

mineral tersebut akan masuk ke dalam sel melalui membran sel epitel (enterosit).

Masuknya beberapa jenis mineral ke dalam sel epitel dapat berlangsung melalui

transpor aktif.

3. Metabolisme dan ekskresi

Makanan yang diabsorbsi sebagian akan dipecah atau dikatabolisme

untuk menghasilkan energi. Sisanya akan disimpan atau mengalami anabolisme

misalnya dihasilkan glikogen atau trigliserida, yang merupakan cadangan energi

apabila dibutuhkan.

Glukosa dan lemak akan dikatabolisme sempurna yang menghasilkan

karbondioksida, air, dan energi. Katabolisme protein selain menhhasilkan karbon

dioksida, air, dan tenaga juga akan dihasilkan NH3 dan asam urik yang masih

mengandung energi. Pada ikan, sisa metabolisme protein tersebut 80% dalam

bentuk NH3.

Vitamin-vitamin yang diserap tersebut akan digunakan sebagai koenzim.

Koenzim memiliki peranan penting sebagai biokatalisator pada berbagai proses

metabolisme. Vitamin yang larut dalam air akan diekskresikan lewat urin,

sedangkan vitamin yang larut dalam lemak akan diekskresikan lewat feses.

Mineral-mineral selain akan digunakan sebagai material pada proses

biosintesis (komponen tulang, sel darah merah dan lain-lain) juga akan digunakan

untuk mempertahankan tekanan osmotik cairan tubuh.

BAB III. Penutup

Biomolekul utama dalam sel dan jaringan organisme adalah DNA yang

dibangun oleh deoksinukleotida, RNA dibangun oleh ribonukleotida, protein

dibangun oleh asam amino, polisakarida dibangun oleh glukosa, dan lipid.

dibangun oleh asam lemak.

Sifat khusus organisme hidup adalah sifat kompleks dan terorganisasi

secara baik, tiap komponen organisme hidup mempunyai fungsi dan tujuan

tertentu, mempunyai kemampuan untuk mengekstrak, mengubah, dan

menggunakan energi lingkungannya dalam bentuk zat gizi organik atau energi

sinar matahari, organisme hidup tidak pernah berada dalam keadaan seimbang

di dalam dirinya atau dengan lingkungannya, dan kemampuannya dalam

melakukan replikasi secara tepat.

Protein mempunyai aktivitas katalitik spesifik dan berfungsi sebagai enzim,

sebagai unsur struktural di dalam sel dan jaringan, protein hormon berfungsi

sebagai pengatur (regulator), protein haemoglobin berfungsi sebagai media

transport. Asam nukleat (DNAdan RNA) adalah senyawa yang berfungsi sebagai

penyimpan, transmisi, dan penterjemah sinyal genetik dalam biosintesis protein.

Polisakarida berfungsi sebagai penyimpan bahan bakar penghasil energi dan

sebagai unsur struktural bagian luar sel. Lipid mempunyai peran menjaga

permeabilitas membran sel dan sebagai simpanan energi.

Zat makanan yang dibutuhkan organisme hidup meliputi protein, lemak,

karbohidrat, vitamin, dan mineral. Kebutuhan zat makanan antara lain

bergantung pada umur (ukuran), jenis, dan kondisi fisiologi ikan.

DAFTAR PUSTAKA







MODUL III

Judul : Karbohidrat

BAB I. Pendahuluan

F. Latar Belakang

Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung hidrogen dan

oksigen dengan perbandingan 2:1 dengan rumus (CH2O)n. Istilah ini juga

digunakan untuk turunan karbohidrat. Namun demikian, definisi di atas

kemungkinan sudah tidak terlalu tepat karena banyak senyawa karbohidrat yang

tidak mengandung atom hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 2:1,

misalnya gula deoksiribosa yang mempunyai rumus C5H10O4. Di samping itu,

banyak pula karbohidrat yang mengandung atom lain, seperti nitrogen, sulfur,

dan lain-lain yang menunjukkan tidak sesuainya dengan rumus karbohidrat.

Karbohidrat antara lain gula (sugars), pati (starch), glikogen, dan selulosa

Karbohidrat merupakan senyawa yang kaya energi dan sebagai bahan

bakar bagi tubuh organisme hidup. Dari segi biologis, karbohidrat sangat esensial

untuk proses-proses metabolisme dalam tubuh. Karbohidrat masuk ke dalam

sistem sirkulasi dalam bentuk gula sederhana, dan melewati suatu mekanisme

yang cukup kompleks dapat mengatur glukosa darah.

Karbohidrat sebagai salah satu makromolekul utama dalam sel organisme

hidup mempunyai peranan penting sebagai sumber energi, seperti energi

cadangan dalam bentuk glikogen, sebagai komponen dalam struktur membran

sel dan dinding sel.

G. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul karbohidrat meliputi :

a. Struktur karbohidrat

b. Fungsi karbohidrat

c. Penggolongan karbohidrat

d. Biokimia penting karbohidrat

e. Metabolisme karbohidrat

H. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul ke-3 setelah mahasiswa mempelajari dan

mampu menjelaskan mengenai modul logika molekul organisme hidup dan nutrisi

ikan, serta sebelum mahasiswa mempelajari modul karbohidrat, lipida, protein,

vitamin, mineral, enzim, asam nukleat, dan metabolisme energi.

I. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai karbohidrat, mahasiswa budidaya perairan mampu menjelaskan

struktur dan fungsi serta penggolongan karbohidrat, biokimia penting karbohidrat,

dan metabolisme karbohidrat meliputi glikolisis, siklus asam sitrat, sistem transpor

elektron, glikogenesis, dan glukoneogenesis.


A. Struktur Karbohidrat

Secara kimia, karbohidrat adalah aldehid atau ketone yang dikenal

sebagai aldose atau ketose. Unit dasar dari karbohidrat adalah monosakarida,

yang tidak dapat dipecah lebih lanjut. Monomer-monomer ini diberi nama sesuai

dengan jumlah atom karbon dalam rantai. Tetrose mengandung empat, pentose

lima, dan heksose enam atom karbon.

Atom karbon diberi nomor dari rantai terakhir yang mengadung kelompok

karbonil reaktif.

1CHO 1CH2O

| |

H -2C-OH 2C = O

| |

OH -3C- H OH -3C- H

| |

H -4C- OH H -4C- OH

| |

OH -5C- H OH -5C- H

| |

6CH2OH 6CH2OH

Glukosa Fruktosa

Gambar 1. Monomer dari karbohidrat

B. Fungsi Karbohidrat

1. Sebagai Sumber Energi

Senyawa karbohidrat sangat penting di dalam biosfer sebagai bahan

yang terbentuk selama fotosintesa. Tanaman hijau dan algae dapat

menggunakan energi dari matahari untuk mensintesa karbohidrat dari air dan

karbon dioksida di atmosfer. Banyak tanaman mengandung karbohidrat dalam

jumlah besar, sebagai cadangan makanan yang dimakan oleh manusia dan

binatang lainnya. Setelah dicerna, karbohidrat komplek dipecah menjadi glukosa

yang kemudian dioksidasi menjadi CO2 dan H2O atau kadang-kadang disimpan

sebagai glikogen dalam hati dan otot. Selama oksidasi glukosa, dihasilkan energi

yang digunakan oleh hewan dan manusia.

2. Struktur Sel dan Molekul

Karbohidrat juga merupakan komponen penting isomer dari sejumlah

struktur material organisme hidup. Sebagai contoh adalah dinding sel tanaman

dan jaringan penghubung dalam binatang. Monosakarida juga merupakan

komponen penting dari senyawa biokimia, seperti asam nukleat, koenzim,

flavoprotein, dan substansi kelompok darah.

C. Penggolongan Karbohidrat

Karbohidrat dapat dibagi dalam empat kelompok, yaitu monosakarida,

disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

1. Monosakarida

Monosakarida sering disebut gula sederhana (simple sugars) adalah

karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana

lagi. Gula-gula sederhana dapat dibagi lagi dalam triosa, tetrosa, pentosa,

heksosa, dan heptosa, bergantung pada jumlah atom karbon yang dimiliki.

Monosakarida mempunyai rumus empiris (CH2O)n di mana n = 3 atau lebih besar.

Tiap atom karbon dalam monosakarida mengandung gugus hidroksil, kecuali

sebuah atom karbon yang mengandung gugus karbonil atau keton. Jika gugus

karbonil ada di ujung rantai, monosakarida disebut aldosa dan jika terletak di lain

tempat maka monosakarida disebut ketosa. Glukosa adalah aldo (aldehyde)

heksosa, fruktosa adalah keto (keton) hexose, ribosa adalah aldo pentasa dan

gliseraldehid adalah aldotriosa. Gula pentosa merupakan unsur penting

nukleotida, asam nukleat, dan banyak koenzim.

2. Disakarida

Disakarida menghasilkan 2 molekul monosakarida yang sama atau

berbeda bila dihidrolisis. Contoh disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

Disakarida adalah gula yang terdiri atas 2 residu monosakarida yang

dihubungkan oleh ikatan glikosida.

3. Oligosakarida

Oligosakarida menghasilkan 3 – 6 monosakarida apabila dihidrolisis,

contohnya raffinosa adalah gabungan 3 monosakarida (glukosa, fruktosa, dan

galaktosa).

4. Polisakarida

Polisakarida menghasilkan lebih dari 6 monosakarida pada hidrolisis.

Polisakarida dapat berfungsi sebagai polisakarida struktur maupun polisakarida

simpanan. Pati yang terdapat pada tumbuhan dan glikogen pada hewan

termasuk polisakarida simpanan.

D. Biokimia Penting Karbohidrat

Sifat dan keberadaan sejumlah karbohidrat dalam proses biokimia

disajikan pada Tabel 1

J. Metabolisme Karbohidrat

Fungsi utama karbohidrat dalam metabolisme adalah sebagai bahan

bakar untuk oksidasi dan menyediakan energi untuk proses metabolik lain.

Metabolisme karbohidrat pada hewan dapat dibagi sebagai berikut :

1.Glikolisis

Glikolisis adalah suatu seri reaksi yang hampir terjadi pada setiap sel, dari

karbohidrat melalui fruktose diphosphate menjadi piruvat. Glikolisis disebut juga

Embden Meyerhof Pathway. Karbohidrat yang dipecah bisa berasal ari makanan

(glukosa) atau dari simpanan di dalam badan (glikogen). Apabila glikogen yang

dipecah dibutuhkan 1 ATP, apabila glukosa yang dipecah dibutuhkan 2 ATP

Tabel 1. Sifat dan keberadaan sejumlah karbohidrat

Gula dan formula Keberadaan dan fungsi

Pentose

2-Deoksi-D-ribose

D-ribose

Heksose

D – Glukose

D- Galaktose

Unsur pokok yang penting dari molekul makro asam deoksiribonukleat (DNA) material genetik di dalam seluruh organisme hidup

Suatu bagian hakiki (esential) dari Asam Ribonukleat (RNA), suatu molekul makroyang berperan dalam sintesis protein, juga terdapat di dalam koenzimATP, FAD, NAD dan NADP

Tersebar luapada seluruh gula, glukosa diangkut di dalam darah dandioksidasikandalam sel untuk menghasilkan energi

Fungsi utama adlah struktural dan ditemukan dalam glikolipid dari jaringan syaraf dan membran khloroplast

Cadangan utama karbohidrat dalam binatang,

Polisakarida simpanan

Glikogen

Khitin

terutama pada hati dan otot

Komponen utama eksoskeleton insekta dan krustase, seperti kepiting, udang

Glikogen

Inorganik phosphate Phosphorilase

Glukosa -1 – (P)

Phosphoglucomutase

Glukosa Hexokinase

ATP

ADP Glukosa – 6- (P)

ATP

Phosphoisomerase

ADP

Fruktosa-6 – (P)

Fruktosa 1,6 – di – (P)

Gambar 2. Ikhtisar glikolisis

Glikogen Fruktose diphosphatase

(cadangan KH)

Butuh 1 ATP

Glukosa Fruktose diphosphatase

(dari makanan)

Butuh 2 ATP

Aldolase

Fruktosa 1,6 diphosphatase Triosa phosphate

Triosa phosphate Phosphoglyceric Acid

Phosphoglyceric Acid Asam piruvat

Asam piruvat Acetyl Co-A

2. Glikogenesis dan glukoneogenesis

Glikogenesis adalah sintesis glikogen dari glukosa, dan glukoneogenesis

adalah pembentukan glukosa dari zat-zat yang bukan bersal dari karbohidrat.

3. Glikogenolisis

Pemecahan glikogen, glukosa adalah hasil akhir utama glikogenolisis

dalam hati dan piruvat serta laktat adalah hasil utama dalam otot.

4. Oksidari piruvat menjadi asetil-KoA

Oksidari piruvat menjadi asetil-KoA merupakan langkah perlu sebelum

masuknya produk glikolisis ke dalam siklus asam sitrat, yang merupakan jalan akhir

bersama untuk oksidasi karbohidrat, protein dan lemak.

5. Hexosemonophosphate shunt (jalan pentosa fosfat)

Jalan pentosa fosfat adalah jalan lain untuk oksidasi glukosa disamping jalan

Embden Meyerhof. Fungsi utamanya adalah sintesis perantara penting, seperti

NADPH dan ribosa.

Detail metabolisme dalam kondisi makan disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Detail metabolisme dalam kondisi makan

Detail metabolisme dalam kondisi puasa disajikan pada Gambar 4.

Gambar 4. Detail metabolisme dalam kondisi puasa

6. Tricarboxylic acid (TCA) cycle

Tricarboxylic acid (TCA) cycle sering pula disebut dengan Kreb’s cycle

atau siklus asam sitrat (Gambar 5). Siklus ini penting untuk mendapatkan energi.

Prinsip dari proses TCA dapat dilihat pada gambar berikut:

Acetyl CoA yang berasal dari katabolisme karbohidrat atau lemak masuk

TCA berkombinasi dengan senyawa yang mengandung atom C. Pada seluruh

TCA cycle, terjadi tiga kali reduksi NAD menjadi NADH yang dikatalisis oleh enzim

isocitrate dehydrogenase, alfa ketoglutarat dehydrogenase, dan malate

dehydrogenase. Selain itu, terjadi pula satu kali reduksi FAD menjadi FADH2 yang

dikatalisis oleh enzim succinate dehydrogenase. Setiap perubahan NAD menjadi

NADH dihasilkan 3 ATP, dan dari FAD menjadi FADH2 dihasilkan 2 ATP. Satu

molekul ATP terbentuk pada saat Succinyl CoA diubah menjadi succinate.

Dengan demikian, untuk satu cycle TCA dihasilkan 12 ATP.

Gambar 5. Tricarboxylic acid (TCA) cycle

Regulasi hormonal dalam metabolisme karbohidrat dapat dilihat pada

Gambar 6.

Gambar 6. Regulasi hormonal dalam metabolisme karbohidrat pada saat

kenyang

Gambar 7. Regulasi hormonal dalam metabolisme karbohidrat pada saat lapar

Pada kondisi makan (feed state) insulin disekresikan. Insulin akan

meningkatkan transportasi glukosa darah menuju sel hati. Di hati, otot dan

adipose tissue insulin menstimuler sintesa glikogen dan lemak dari glukosa.

Pada kondisi puasa hormon glucocorticoi meningkatkan masuknya asam

amino ke dalam hati. Di dalam hati asam amino oleh enzim gluconeogenic akan

dirubah menjadi glukosa. Glucocorticoid dan glukagon akan mengaktifkan

enzim yang akan menghasilkan glukosa dari piruvat. Glukagon dan adrenalin

mengaktifkan enzimyang akan menghasilkan glukosa dari glikogen. Di adiposa

tissue, trigliserida akan dirombak menjadi asam lemak, selanjutnya akan dikonversi

menjadi ketone bodies (Acetyl CoA) di hati.

BAB III. Penutup

Karbohidrat merupakan senyawa yang kaya energi dan sebagai bahan

bakar bagi tubuh organisme hidup, baik langsung maupun tidak langsung, seperti

energi cadangan dalam bentuk glikogen, sebagai komponen dalam struktur

membran sel dan dinding sel.

Unit dasar dari karbohidrat adalah monosakarida, yang tidak dapat

dipecah lebih lanjut. Monomer-monomer ini diberi nama sesuai dengan jumlah

atom karbon dalam rantai. Karbohidrat terbagi dalam 4 kelompok besar, yaitu

monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Fungsi utama

karbohidrat dalam metabolisme adalah sebagai bahan bakar untuk oksidasi

dan menyediakan energi untuk proses metabolik lain. Metabolisme karbohidrat

pada organisme hidup, seperti glikolisis, glikogenesis dan glukoneogenesis,

glikogenolisis, oksidasi piruvat menjadi asetil-KoA, Hexosemonophosphate shunt

(jalan pentosa fosfat), dan Tricarboxylic acid (TCA) cycle.

DAFTAR PUSTAKA






MODUL IV

Judul : Lipida

BAB I. Pendahuluan

K. Latar Belakang

Lipida adalah sekelompok ikatan organik yang terdiri atas unsur-unsur

karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O), mempunyai sifat yang larut dalam

pelarut non polar seperti etanol, eter, kloroform, dan benzena.

Sifat umum lipid, pada suhu kamar lipid yang memiliki titik cair tinggi

bersifat padat, sedangkan lipid yang memiliki titik cair rendah bersifat cair. Lipid

yang padat pada suhu kamar disebut lemak, sedangkan yang cair pada suhu

kamar disebut minyak.

L. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul lipida meliputi :

a. Struktur lipida

b. Fungsi lipida

c. Pengelompokan lipida

d. Sifat-sifat lipida

e. Metabolisme lipida

M. Kaitan Modul



ikan, karbohidrat, serta sebelum mahasiswa mempelajari modul protein, vitamin,

mineral, enzim, asam nukleat, dan metabolisme energi.

N. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai lipida, mahasiswa budidaya perairan mampu menjelaskan struktur

dan fungsi serta pengelompokan lipida, sifat-sifat lipida, metabolisme lipida

meliputi lipolisis dan lipogenesis.


A. Struktur Lipida

Komponen utama lemak adalah asam-asam lemak, turunan asam-asam

lemak, meliputi ester gliserol (monogliserida, digliserida, dan trigliserida), ester

kolestrol, dan glikolipid; sterol dan turunan sterol (kolestrol, garam empedu, dan

steroid); dan komponen minor (vitamin yang larut dalam lemak dan

prostaglandin).

a. Asam lemak

Asam lemak merupakan asam organik yang terdiri atas rantai hidrokarbon

lurus yang pada satu ujunganya mempunyai gugus karboksil (COOH) dan pada

ujung lainnya berupa gugus metil (CH3). Asam lemak alami biasanya mempunyai

rantai dengan jumlah atom karbon genap yang berkisar antara 4 – 22 karbon.

Secara umum formula kimia asam lemak adalah :

CH3(CH2)nCOOH

n biasanya kelipatan 2.

Beberapa sifat asam lemak adalah :

- Titik cair asam lemak tidak jenuh lebih rendah dari asam lemak jenuh. Pada

umumnya asam lemak tidak jenuh cair pada suhu ruangan.

- Asam lemak yang diperoleh dari hidrolisis lipida biasanya mengandung

campuran asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh.

- Titik cair asam lemak meningkat dengan bertambah panjangnya rantai

karbon.

Klasifikasi asam lemak berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat dalam

rantai gliserida adalah :

1. Asam lemak berantai pendek (6 atom karbon atau kurang).

2. Asam lemak berantai sedang (8 – 12 atom karbon).

3. Asam lemak berantai panjang (14 – 18 atom karbon).

4. Asam lemak berantai sangat panjang (20 atom karbon atau lebih).

Berdasarkan tingkat kejenuhannya, asam lemak dibedakan menjadi 2,

yaitu :

1. Asam lemak jenuh adalah asam lemak yang terdiri atas rantai karbon yang

mengikat semua hidrogen yang dapat diikat.

Lipida hewan terutama mengandung asam lemak jenuh rantai panjang,

yaitu asam palmitat (C16) dan asam stearat (C18), sedangkan asam lemak yang

terdiri atas 10 karbon atau kurang jarang terdapat pada lipida hewani, kecuali

lemak susu yang mengandung cukup banyak asam lemak dengan rantai

pendek.

Berbentuk padat (sebagian berbentuk cair) berasal dari bahan makanan

yang dikonsumsi dan bersama gliseril dapat disentesa oleh tubuh.

Minyak nabati sebagian besar mengandung asam palmitat, asam stearat,

asam oleat, dan asam linoleat, kecuali minyak kelapa dan minyak kelapa sawit

yang banyak mengandung asam lemak jenuh rantai sedang (C8 – C14).

2. Asam lemak tak jenuh adalah asam lemak yang mengandung satu atau lebih

ikatan rangkap.

Umumnya berbentuk cair dan tidak dapat disentesis oleh tubuh. Semua

lipid asal hewani dan sebagian besar asal nabati mengandung asam lemak

rantai panjang. Asam lemak rantai sangat panjang terdapat dalam minyak ikan.

b. Turunan asam lemak

Suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam-asam lemak

dan yang mengandung alkohol disebut ester. Ada 2 golongan ester, yaitu ester

gliserol dan ester kolestrol.

Ester gliserol terbentuk melaui metabolisme karbohidrat yang mengandung

3 atom karbon, salah satu atom karbonnya tersebut bersatu dengan gugus

alkohol. Reaksi kondensai antara gugus karboksil dengan gugus alkohol dari

gliserol akan membentuk gliserida. Trigliserida adalah komponen utama asam

lemak dalam makanan, yang dibentuk oleh reaksi katalisa gliserol dengan 3

molekul asam lemak. Fosfolipid adalah trigliserida yang salah satu asam

lemaknya digantikan oleh satu gugus yang mengandung fosfat, contohnya

lesitin.

Ester kolestrol adalah ester yang terbentuk melalui reaksi kodensasi sterol,

kolestrol, dan asam lemak terikat dengan gugus alkohol.

Glikolipid merupakan komponen yang terdiri atas satu atau lebih molekul

gula, biasanya glukosa atau galaktosa yang mengandung asam lemak dan

nitrogen. Komponen ini mempunyai sifat fisik yang menyerupai lipid.

c. Sterol

Merupakan lemak yang larut dalam alkohol. Sterol mempunyai nukleus

dengan 4 buah cincin saling berhubungan, tiga diantaranya masing-masing

mengandung 6 atom karbon, sedangkan cincing ke empat mengandung 5 atom

karbon. Sebuah gugus alkohol .

B. Fungsi lipida

Beberapa fungsi lipid adalah :

1. Penghasil energi, tiap gram lipid menghasilkan sekitar 9 – 9,3 kalori, energi

yang berlebihan dalam tubuh disimpan dalam jaringan adiposa sebagai

energi potensial.

2. Pengatur temperatur tubuh.

3. Penghemat protein.

4. Penghasil asam lemak esensial.

5. Pelarut vitamin A, D, E, dan K.

6. Pelumas bagi persendian dan membantu pengeluaran sisa-sisa makanan dari

dalam tubuh.

7. Penambah cita rasa dan memperpanjang rasa kenyang.

8. Pengantar emulsi.

9. Pemula dari progstaglandin yang berperan dalam pengaturan tekanan

darah, denyut jantung, dan lipolisis.

C. Pengelompokan lipida

Berdasarkan komposisi kimianya, lipid dapat dibedakan menjadi empat

golongan, yaitu :

1. Lipid sederhana, meliputi :

- Ester asam lemak dengan gliserol atau lemak netral, seperti monogliserida,

digliserida, dan trigliserida.

- Ester asam lemak dengan alkohol berberat molekul tinggi, seperti ester sterol,

ester non-sterol, ester vitamin A, dan ester vitamin D.

2. Lipid majemuk, yaitu fosfolipid dan lipoprotein

3. Lipit turunan, yaitu asam lemak dan sterol, kolestrol dan ergosterol, hormon

streoida, vitamin D, garam empedu.

4. Lain-lain, seperti karotenoid dan vitamin A, vitamin E, dan vitamin K (vitamin

yang larut dalam lemak secara kimiawi sebetulnya termasuk golongan lipid.

Klasifikasi lipid berdasarkan fungsi biologisnya, yaitu :

1. Lemak simpanan, terdiri atas trigliserida, merupakan zat gizi esensial di dalam

tubuh organisme hidup.

2. Lemak struktural, terdiri atas fosfolipid dan kolesterol. Di dalam jaringan lunak,

lemak struktural ini merupakan ikatan struktural paling penting di dalam tubuh

setelah protein. Di dalam otak lemak struktural terdapat dalam konsentrasi

tinggi.

Klasifikasi lipid berdasarkan sumbernya, yaitu :

1. Lipid hewani adalah lipid yang berasal dari hewan.

2. Lipid nabati adalah lipid yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

D. Sifat-sifat lipida

Lipid mempunyai 3 sifat fisik. Pertama, tidak larut dalam air karena adanya

asam lemak berantai karbon panjang dan tidak adanya gugus polar. Kedua,

viskositas meningkat dengan meningkatnya rantai karbon, berkurang dengan

meningkatnya suhu dan tidak jenuhnya rantai karbon. Ketiga, berat jenisnya

lebih tinggi untuk trigliserida dengan berat molekul rendah dan tidak jenuh, berat

jenis menurun dengan bertambahnya suhu, karena lipit (minyak dan lemak)

merupakan campuran trigliserida sehingga makin pendek rantai asam lemak

makin rendah titik cair trigliserida.

Sifat-sifat kimia lipid dapat dilihat pada beberapa proses.

Hidrolisis : lipid kalau dimasak menghasilkan gliserol dan sabun. Pada lipase,

lemak dihidrolisis menghasilkan campuran mono dan digliserida dan asam-asam

lemak bebas. Kebanyakan asam-asam lemak tidak mempunyai rasa dan tidak

berbau, kecuali asam nitrat dan kaproat. Lipase-lipase yang dihasilkan oleh

jamur dan bakteri menghasilkan ketengikan.

Oksidasi : lipid teroksidasi pada ikatan rangkapnya menyebabkan lebih kental

dan keras. Aksi oksidasi terjadi pada atom karbon dekat ikatan rangkap yang

menghasilkan hidroperosida, kemudian hidroperoksida membentuk keton atau

aldehid. Oksidasi lemak berjalan lebih cepat dengan adanya logam, seperti

tembaga, besi, penyinaran dengan sinar ultraviolet. Osidasi dari asam lemak

menghasilkan keton-keton dengan rasa manis dan bau keras yang disebut

dengan ketengikan keton.

Antioksidan : di alam terdapat beberapa senyawa yang mempertinggi

ketahanan lemak pada oksidasi, seperti phenol, quinon, vitamin E, dan asam

gallad.

Hidrogenasi : hidrogen dapat ditambahkan pada ikatan rangkap asam-asam

lemak jenuh membentuk asam-asam lemak jenuh.

E. Metabolisme lipida

Triasilglisrol atau trigliserida merupakan komponen utama lipid makanan,

harus dipecah menjadi gliserida dan asam lemak sebelum diabsorbsi. Agar

dapat diabsorbsi dengan baik, lemak harus diemulifikasi agar dapat bercampur

dengan air sehingga enzim dapat mencernakan lemak. Emulsifikasi terjadi di

dalam usus halus dengan bantuan garam empedu, sedangkan di lambung

emulsifikasi sangat terbatas.

Pada waktu lemak memasuki usus halus, hormon kolesistokinin memberi

isyarat kepada kantung empedu untuk mengeluarkan cairan empedu (asam

empedu dan garam empedu. Garam empedu dibuat oleh hati dari kolestrol

selanjutnya disimpan di dalam kantong empedu hingga diperlukan. Pada salah

satu ujung molekul garam empedu terdapat rantai samping yang terdiri atas

asam amino yang menarik atau mengikat air, sedangkan pada ujung lainnya

terdapat sterol yang menarik atau mengikat lemak.

Enzim lipase yang berasal dari dinding usus halus dan pankreas mencerna

lemak dalam bentuk emulsi tersebut. Hampir setengah dari trigliserida berasal

dari makanan yang dihidrolisis secara sempurna oleh enzim lipase menjadi asam

lemak dan gliserol, selebihnya dipecah menjadi digliserida, monogliserida, dan

asam lemak.

Fosfolipida dicernakan oleh enzim fosfolipase yang dikeluarkan oleh

pankreas dengan cara yang sama dijelaskan sebelumnya, menghasilkan dua

asam lemak dan lisofosfogliserida. Estergliserol dicerna dan dihidrolisis oleh enzim

kolestrol esterase yang dikeluarkan oleh pankreas. Gliserol dan asam lemak

diperoleh dari hasil pemecahan trigliserida melalui proses lipolisis. Gliserol suatu

ikatan 3-karbon, seperti piruvat akan tetapi dengan susunan H dan OH pada

karbon yang berbeda memasuki jalur metabolisme di antara glukosa dan piruvat,

serta dapat diubah menjadi glukosa atau piruvat. Piruvat kemudian diubah

menjadi asetil KoA dan selanjutnya memasuki siklus TCA.

Asam lemak mula-mula dipecah melalui proses oksidasi ke dalam unit-unit

yang terdiri atas 2-karbon. Tiap pecahan 2-karbon tersebut mengikat satu

molekul KoA untuk membentuk asetil KoA. Proses perubahan asam lemak bebas

menjadi banyak molekul asetil KoA dinamakan Beta-Oksidasi. Setiap molekul

asetil KoA memasuki siklus TCA seperti yang terjadi pada glukosa. Setiap unit dua

karbon pecah dari molekul asam lemak akan dilepas sedikit energi. Jika unit 2-

karbon ini memasuki siklus TCA dalam bentuk asetil KoA akan dihasilkan energi

sebanyak 3 kali lipat yang diikat dalam bentuk NADH dan FADH2.

Jika asam lemak memiliki jumlah atom ganjil, maka disamping dibentuk

asetil KoA juga propionil KoA (sama-sama ikatan KoA dengan ikatan 3-karbon).

Selanjutnya propionil KoA memasuki siklus TCA. Bila sel tidak membutuhkan

energi, asetil KoA yang berasal dari oksidasi asam lemak akan membentuk lemak,

seperti halnya asetil KoA yang dibentuk dari kelebihan karbohidrat.

Sel tubuh dapat membuat glukosa dari piruvat dan ikatan 3-karbon lain,

tetapi glukosa tidak dapat dibuat dari pecahan 2 karbon yang dihasilkan oleh

asam lemak. Oleh karena itu, asam lemak tidak dapat digunakan untuk

mebentuk glukosa. Hal ini berarti lemak tidak dapat digunakan sebagai sumber

energi untuk organ-organ tubuh yang memerlukan glukosa sebagai bahan bakar,

seperti otak dan syaraf.

Pembentukan glukosa dari gliserol hanya sekitar 5% dari lemak. Perubahan

asam lemak menjadi asetil KoA (pembakaran lemak) menggunakan karbohidrat

(terjadi dalam api karbohidrat).

Lipogenesis adalah pembentukan asam lemak yang terjadi di dalam hati.

Glukosa atau protein yang tidak segera digunakan tubuh sebagian besar

tersimpan sebagai trigliserida. Sebagian kecil glukosa tersimpan dalam bentuk

glikogen, serta protein disimpan di dalam cadangan asam amino.

Sebagian besar atom karbon yang berasal dari glukosa dan asam amino

yang berlebihan akan disintesis menjadi trigliserida (lipogenesis). Lipogenesis

membutuhkan ATP serta vitamin-vitamin seperti biotin, niasin, dan asam

pantotenat.

Atom-atom karbon yang berasal dari glukosa dan asam-asam amino

diubah menjadi asetil KoA, dengan melalui beberapa tahap reaksi bagian asetat

dari asetil KoA akan membentuk asam-asam lemak jenuh berupa asam palmitat

(C16), asam stearat (C18), atau asam arakidonat (C20). Asam lemak ini akan

melakukan esterifikasi dengan gliserol (diproduksi dalam glikolisis) dan

menghasilkan aliran darah sebagai very low density lipoprotein (VLDL) yang

digunakan untuk menghasilkan energi atau disimpan dalam sel-sel lemak.

Hasil pencernaan lipid diabsorbsi ke dalam membran mukosa usus halus

dengan cara difusi. Sebelum diabsorbsi kolestrol mengalami esterifikasi kembali

yang dikatalis oleh asetil Koenzim A dan kolestrol asetiltransferase.

Hasil pencernaan lipida dan proses absorbsi

Hasil pencernaan lipid absorbsi

Gliserol

Asam lemak rantai pendek

Dserap langsung ke dalam darah dan dibawa ke hati untuk oksidasi

Asam lemak rantai sedang

Asam lemak rantai panjang

Monogliserida

Diubah menjadi trigliserida di dalam sel-sel usus halus

Trigliserida

Kolestrol

Fosfolipida

Membentuk kilomikron dan masuk ke dalam limpe, kemudian ke dalam aliran dara

Lipoprotein adalah alat angkut lipid, terdiri atas kilomikron, LDL (low density

lipoprotein), VLDL (very low density lipoprotein), dan HDL (high density lipoprotein).

Kilomikron mengangkut lipid dari saluran cerna ke dalam tubuh. Lipid yang

diangkut terutama trigliserida. Di dalam aliran darah, trigliserida yang ada pada

kilomikron dipecah menjadi gliserol dan asam lemak bebas oleh enzim

lipoprotein.

Sebagian besar asam lemak yang terbentuk di dalam tubuh diabsorbsi

oleh sel-sel otot, sel lemak, dan sel-sel lain. Asam lemak ini dapat langsung

digunakan sebagai zat energi atau diubah menjadi trigliserida. Sel-sel otot

cenderung menggunakannya sebagai energi, sedangkan sel lemak

menyimpannya sebagai trigliserida. Hati merupakan alat yang memproduksi lipid

utama di dalam tubuh, sedangkan sel-sel lemak tidak membuat lemak tetapi

hanya menyimpan lemak.

VLDL adalah lipoprotein dengan densitas sangat rendah, terutama terdiri

atas trigliserida. LDL adalah lipoprotein dengan densitas rendah (kolestrol jahat).

HDL adalah lipoprotein dengan densitas tinggi (kolestrol baik).

Komposisi lipoprotein

Lipoprotein Trigliserida (%) Kolestrol (%) Fosfolipida (%) Protein (%)

Kilomikron

VLDL

LDL

HDL

80 – 90

55 – 65

10

5

2 – 7

10 – 15

45

20

3 – 6

15 – 20

22

30

1 – 2

5 – 10

25

45 - 50

Pada retikulum endoplasmik berpermukaan licin terjadi penyusunan

kembali triasil gliserol dari dua, mono asilgliserol yang diesterifikasi oleh asam

lemak. Pada retikulum endoplasmik berpermukaan kasar akab disintesis gliserol

fosfolipida melalui gliserol-3-fosfat dan apoprotein spesifik. Pada saat ini

kilomikron (salah satu pengankut lipid) dibungkus oleh fosfolipida, kolestrol, dan

apoprotein. Agar dapat diangkut ke luar sel, kilomikron masuk ke badan golgi.

Pada badan golgi, kilomikron ditambah komponen glusidik dan lipoprotein, dan

terjadi pembentukan sistem membran sehingga memungkinkan dapat diangkut

ke luar sel dan selanjutnya masuk ke dalam ruang antar sel, selanjutnya terus

masuk ke dalam kapiler limpatik. Ukuran kilomikron 0,1 – 3,5 µm.

VLDL dan kolomikron dapat diangkut ke luar sel (ke ruang antar sel) baik

secara langsung oleh retikulum endoplasmik maupun melalui perantaraan badan

golgi (vacuola golgi).

Glikolisis

Siklus Kreb’s

Metabolisme energi dan interaksinya

BAB III. Penutup

Lipid yang padat pada suhu kamar disebut lemak, sedangkan yang cair

pada suhu kamar disebut minyak. Lipid terdiri atas unsur-unsur karbon (C),

hidrogen (H), dan oksigen (O). Komponen utama lemak adalah asam-asam

lemak, turunan asam-asam lemak, meliputi ester gliserol (monogliserida,

digliserida, dan trigliserida), ester kolestrol, dan glikolipid; sterol dan turunan sterol

(kolestrol, garam empedu, dan steroid); dan komponen minor (vitamin yang larut

dalam lemak dan prostaglandin).

Molekul lemak mempunyai komposisi yang berbeda dengam air

ataupundengan karbohidrat, dan karnanya mempunyai sifat karakteristik fisik

berbeda dengan kedua makronutrien tersebut. Karena komposisi kimia unik

dalam lemak, maka lemak tidak larut dalam air, melainkan larut dalam pelarut

organik, seperti dalam nitrogen dan fosfor.

Banyak fungsi tubuh yang sangat tergantung pada lemak. Secara makro

fungsi lemak antara lain sebagai sumber energi, membantu transfor vitamin yang

larut dalam lemak, berfungsi sebagai bahan insulasi dan pelindung organ-organ

dan jaringan tubuh bagian dalam.

DAFTAR PUSTAKA








MODUL V

Judul : Protein

BAB I. Pendahuluan

O. Latar Belakang

Istilah protein pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli kimia Belanda

(1802 – 1880). Kata protein berasal dari kata Yunani, yaitu Proteos berarti yang

utama atau yang didahulukan. Jadi protein diartikan sebagai zat yang paling

penting dalam setiap organisme.

Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian

terbesar sesudah air. Seperlima bagian tubuh makhluk hidup adalah protein

(separuhnya terdapat di dalam otot, seperlima di dalam tulang dan tulang

rawan, sepersepuluh di dalam kulit, dan selebihnya di dalam jaringan lain dan

cairan tubuh).

Protein adalah molekul makro yang mempunyai berat molekul antara 5000

hingga puluhan jutaan. Protein terdiri atas rantai-rantai panjang asam amino,

yang terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. Protein mempunyai fungsi khas

yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, yaitu membangun serta

memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.

P. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul protein meliputi :

a. Struktur protein

b. Fungsi protein

c. Penggolongan protein

d. Struktur asam amino

e. Fungsi asam amino

f. Penggolongan asam amino

g. Struktur peptida

h. Metabolisme protein

Q. Kaitan Modul



ikan, karbohidrat, lipida, serta sebelum mahasiswa mempelajari modul, vitamin,

mineral, enzim, dan metabolisme energi.

R. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai protein, mahasiswa budidaya perairan mampu menjelaskan struktur

dan fungsi protein, serta penggolongan protein, struktur dan fungsi asam amino,

serta penggolongan asam amino, struktur peptida, dan metabolisme protein

meliputi katabolisme dan sintesa protein


F. Struktur Protein

Unsur nitrogen adalah unsur utama protein, sehingga terdapat pada

semua protein akan tetapi tidak terdapat pada karbohidrat dan lemak. Unsur

nitrogen merupakan 16% dari berat protein.

Molekul protein lebih kompleks dari pada karbohidrat dan lemak dalam

berat molekul dan keanekaragaman unsur-unsur asam amino yang

membentuknya. Berat molekul protein bisa mencapai 40 juta. Bandingkan

dengan berat glukosa hanya 180. Jenis protein sangat banyak sekitar 1010 – 1012.

Protein terdiri atas sekian kombinasi berbagai jenis dan jumlah asam amino. Ada

20 jenis asam amino yang diketahui sekarang, 10 jenis asam amino esensial dan

10 jenis non esensial

G. Fungsi Protein

Protein berfungsi dalam :

1. Pertumbuhan dan pemeliharaan

Sel-sel dalam mensintesis protein baru membutuhkan semua asam amino

esensial dan nitrogen (ikatan NH2) yang cukup. Protein kolagen merupakan

protein utama otot, fibrin, dan myosin juga terdapat dalam otot. Kulit

membutuhkan asam amino yang mengandung sulfur.

2. Pembentukan ikatan-ikatan esensial tubuh

Hormon dan enzim merupakan protein sebagai katalisator dalam reaksi

biokimia di dalam tubuh. Hemoglobin, figmen darah merah berfungsi sebagai

pengangkut oksigen dan karbondioksida. Fotoreseptor pada mata.

3. Mengatur keseimbangan air

Cairan tubuh terdapat pada intraselluler (di dalam sel), ekstraselluler atau

interselluler (di antara sel), dan intravaskuler (di dalam pembuluh darah). Bagian

atau kompartemen ini dipisahkan oleh membran sel. Distribusi cairan harus

seimbang atau homoestatis, keseimbangan tersebut diperoleh melalui sistem

kompleks yang melibatkan protein dan elektrolit. Penumpukan cairan di dalam

jaringan (edema) merupakan tanda awal kekurangan protein.

4. Menjaga netralitas tubuh

Protein tubuh bertindak sebagai buffer, yaitu bereaksi dengan asam dan

basa untuk menjaga pH tetap konstan. Sebagian besar jaringan tubuh berfungsi

dalam keadaan netral atau sedikit alkali (7,35 – 7,45).

5. Pembentukan antibodi

Kekurangan protein tubuh rentan terhadap serangan penyakit dan bahan-

bahan toksik lainnya.

6. Mengangkut zat-zat gizi

Protein berperan dalam pengangkutan nutrien dari saluran pencernaan

melalui dinding saluran pencernaan ke dalam darah, darah ke jaringan-jaringan

dan melalui membran sel ke dalam sel-sel. Misalnya protein pengikat retinol

mengangkut vitamin A, transferin mengangkut mangan dan besi, lipoprotein

pengangkut lipida dan bahan sejenis lipid.

7. Sumber energi

Protein sebagai sumber energi lebih mahal baik ditinjau dari harga

maupun jumlah energi yang dibutuhkan untuk metabolisme energi.

H. Penggolongan Protein

Protein terdiri atas protein fibrous (protein bentuk serabut), protein globular

(protein berbentuk bola), dan protein konyugasi (protein sederhana yang terikat

dengan unsur-unsur lain).

2. Protein fibrous

Protein fibrous adalah protein berbentuk serabut, terdiri atas beberapa

rantai peptida berbentuk spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai

bahan yang kaku. Karakteristik protein fibrous adalah daya larut rendah, memiliki

kekuatan mekanis yang tinggi, dan tahan terhadap enzim pencernaan.

Protein ini terdapat dalam unsur-unsur tubuh organisme hidup. Contoh

protein fibrous adalah :

- Kolagen, merupakan protein utama jaringan ikat, tidak larut dalam air, mudah

berubah dalam bentuk gelatin jika dipanaskan di dalam asam encer atau

alkali. Kolagen tidak mengandung triptofan tetapi banyak mengandung

hidroksiprolin dan hidrosisilin.

- Elastin, terdapat dalam urat, otot, arteri (pembuluh darah) dan jaringan elastin

lainnya. Elastin tidak dapat berubah menjadi gelatin.

- Keratin, banyak mengandung sulfur dalam bentuk sistein

- Miosin, merupakan protein utama serat otot.

2. Protein globular

Protein globular adalah protein berbentuk bola, terdapat dalam cairan

jaringan tubuh. Larut dalam larutan garam dan asam encer, mudah berubah

dibawah pengaruh suhu, konsentrasi garam, dan mudah mengalami denaturasi.

Contoh protein globular adalah :

- Albumin, terdapat dalam telur, susu, ikan gabus, plasma, dan hemoglobin, larut

dalam air, mengalami koagulasi bila dipanaskan.

- Glubolin, terdapat dalam otot, serum, kuning telur, dan biji tumbuh-tumbuhan,

tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan garam encer dan garam dapu,

serta mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi, mengalami koagulasi

bila dipanaskan..

- Histon, didalam sel terikat dengan asam nukleat, terdapat dalam jaringan timus

dan pankreas.

- Protamin, berkaitan dengan asam nukleat.

3. Protein konyugasi

Protein konyugasi adalah protein sedrhana yang terikat dengan bahan-

bahan non-asam amino, gugus non-asam amino disebut gugus prostetik.

Contoh protein konyugasi adalah :

- Nukleoprotein, kombinasi protein dengan asam nukleat, mengandung 9 – 10%

fosfat, terdapat dalam inti sel, bagian penting DNA dan RNA (pembawa gen),

dapat larut dalam air, tidak mudah didenaturasi oleh panas.

- Lipoprotein, protein larut dalam air yang berkonyugasi dengan lipida, seperti

lisitin dan kolestrol, terdapat dalam plasma dan berfungsi sebagai pengangkut

lipida dalam tubuh.

- Fosfoprotein, protein yang terikat melalui ikatan ester dengan asam fosfat seperti

pada kasein di dalam susu.

- Metaloprotein, protein yang terikat dengan mineral, seperti feritin dan

hemosiderin dengan mineralnya zat besi, tembaga, dan seng.

- Hemaprotein dan flavoprotein.

I. Struktur Asam Amino

Asam amino terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen.

Beberapa asam amino disamping mengandung unsur-unsur tersebut juga

mengandung unsur-unsur fosfor, besi, yodium, dan kobal.

Asam amino yang membentuk protein bertindak sebagai prekursor sebagian

besar koenzim, hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang esensial untuk

kehidupan. Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat

disentesis oleh tubuh dan harus ada dalam pakan.

Asam amino terdiri atas atom karbon yang terikat pada satu gugus karboksil

(-COOH). Satu gugus amino (-NH2), satu gugus hidrogen (-H), dan satu gugus

radikal (-R) atau rantai cabang.

COOH (gugus karboksil)

H C R (gugus alkali)

NH2 (gugus amino)

Pada umumnya asam amino yang diisolasi dari protein karboksilat

merupakan alfasam amino, yaitu gugus karboksil dan amino terikat pada atom C

yang sama. Yang membedakan asam amino satu sama lain adalah rantai

cabang atau gugus R-nya. R berkisar dari satu atom H sebagaimana terdapat

pada asam amino paling sederhana glisin ke rantai karbon yang lebih panjang,

yaitu hingga 7 atom karbon.

J. Fungsi Asam Amino

– Triptofan berfungsi sebagai prekursor vitamin niasin dan pengantar syaraf

seretonin (pembawa pesan dari satu sel syaraf ke yang lain).

– Metionin berfungsi memberikan gugus metil guna sintesis kolin dan kretinin,

prekursor sistein dan ikatannya mengandung sulfur lain.

– Fenilalanin berfungsi sebagai prekursor tirosin dan bersama membentuk

hormon-hormon tiroksin dan epineprin.

– Tirosin berfungsi sebagai prekursor bahan yang membentuk pigmen kulit.

– Arginin bersama dengan sentrolin terlibat dalam sintesis ureum dalam hati.

– Glisin mengikat bahan-bahan toksik dan mengubahnya menjadi bahan yang

tidak berbahaya, sintesis profirin nukleus hemoglobin dan merupakan bagian

dari asam empedu.

– Glutamin dibentuk dari asam glutamat dan asparigin dari asam aspartat

merupakan simpanan asam amino di dalam tubuh.

– Histidin sintesis histamin. Kreatin disintesis dari arginin, glisin, dan metionin

bersama fosfat, kreatinin fosfat, suatu simpanan penting fosfat bernergi tinggi

di dalam sel.

K. Penggolongan Asam Amino

Berdasarkan rantai cabang atau jumlah gugus asam (karboksil) dan basa

(amino), maka asam amino dapat diklasifikasikan dalam :

1. Asam amino netral

Asam amino yang mengandung satu gugus asam dan satu gugus amino,

terdiri atas asam amino dengan rantai cabang hidrokarbon atau asam amino

alifatik (gli, ala, fal, leu, eli), hidrosil (ser dan tre), aromatik (ven, tyr, dan trp), dan

yang mengandung sulfur (sis dan met).

3. Asam amino asam (rantai cabang asam)

Asam amino yang mengandung kelebihan gugus asam dibanding gugus

basa, yaitu asp, glu, asn, gln.

4. Asam amino basa (rantai cabang basa)

Asam amino mempunyai kelebihan gugus basa, yaitu lis, arg, his, orn

(ornitin tidak terdapat dalam protein, tetapi merupakan hasil antara sintesis urea).

5. Asam imino

Asam amino yang mengandung nitrogen imino pengganti gugus amino

primer, yaitu pro.

Berdasarkan tingkat esensialnya, asam amino dibedakan dalam :

1. Asam amino esensial : arginin (arg), leusin (leu), isoleusin (ile), valin (val),

triptofan (trp), fenilalanin (fen), methionin (met), treonin (tre), lisin (lis), dan

histidin (his).

2. Asam amino tidak esensial :

- Asam amino tidak esensial bersyarat dalah asam amino yang disintesis dari

asam amino lain atau metabolit yang mengandung nitrogen kompleks

lain. Contohnya prolin (pro), serin (ser), tirosin (tyr), sistein (sis), dan glisin

(gli).

- Asam amino betuk-betul tidak esensial adalah asam amino yang dapat

disintesis melalui aminase reduktif asam keton atau melalui transaminase.

Contohnya glutamat (glu), alanin (ala), aspartat (asp), glutamin (gln), dan

asparagin (asp).

- Asam amino yang diperlukan untuk mensintesis asam amino tidak esensial

disebut prekursor asam amino tersebut.

Prekursor asam amino

Asam amino Prekursor

Sistein

Tirosin

Arginin

Prolin

Histidin

Glisin

Metionin dan serin

Fenilalanin

Glutamat dan aspartat

Glutamat

Glutamat

Serin

L. Struktur Peptida

Struktur peptida terdiri atas struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener.

1. Struktur primer,

Struktur ini ditentukan oleh ikatan kovalen antara residu asam amino yang

berurutan, yang membentuk ikatan peptida. Struktur primer dapat

digambarkan sebagai rumus bangun yang biasa ditulis untuk senyawa organik.

Urutan, macam, dan jumlah asam amino yang membentuk rantai polipeptida

adalah struktur primer protein.

2. Struktur sekunder

Struktur ini terjadi karena ikatan hidrogen antara atom O dari gugus karbonil

(C=O) dengan atom H dari gugus amino (N-H) dalam satu rantai polipeptida,

memungkinkan terbentuknya konformasi spiral yang disebut struktur helex. Bila

ikatan hidrogen tersebut terjadi antara dua rantai polipeptida, maka nasing-

masing rantai tidak mebentuk helex melainkan rantai paralel dengan bentuk

berkelok-kelok yang disebut konformasi β. Rantai polipeptida dengan

konformasi β dihubungsilangkan (cross-linked) oleh ikatan hidrogen sehingga

membentuk suatu struktur yang disebut lembaran berlipat (pleated sheets).

Struktur polipeptida dalam protein serabut pada rambut dan wol berbentuk

apiral yang berarah putaran kanan. Konformasi demikian disebut α-helex atau

α-keratin rambut atau wol, sedangkan berkelok-kelok disebut β-keratin.

3. Struktur tersier

Struktur ini terbentuk karena terjadinya pelipatan (folding) rantai α-helex,

konformasi β, maupun gulungan rambang suatu polipeptida, membentuk

protein globular, yang struktur tiga dimensinya lebih rumit daripada protein

serabut.

4. Struktur kuartener

Sebagian besar protein berbentuk globular yang mempunyai berat molekul

lebih dari 50.000 merupakan oligomer, yang terjadi dari beberapa rantai

polipeptida yang terpisah. Rantai polipeprida ini yang juga disebut protomer

saling mengadakan interaksi membentuk struktur kuartener dari protein oligomer

tersebut.

H. Metabolisme Protein

a. Faktor-faktor metabolisme protein

1. Sumber protein

2. Ukuran partikel

3. Perlakuan terhadap bahan makanan sebelum atau pada saat prosesing

4. Jumlah makanan yang dikonsumsi

5. ukuran dan umur organisme hidup

6. Suhu, pH dan lain-lain.

7. Kelenjar pencernaan

8. Komponen non-protein dalam makanan

Metabolisme protein meliputi :

1. Untuk penguraian atau pemecahan sempurna

1AA* + 4.6 O2 4.5 CO2 + 1.2 NH3 + 2.5H20 + 0.03 H2S + 24.8 ATP

Dalam unit berat:

1 g AA + 1.25 g O2 1.7g CO2 + 0.17 g NH3 + 0.38 g H2O + 0.21 mol ATP

2. Untuk glukoneogenesis

1AA* + 42.6 O2 2.3 CO2 + 1.2 NH3 + 0.66H20 + 0.35 glukosa + ATP

Dalam unit berat:

1 g AA + 0.68 g O2 0.86 g CO2 + 0.17 g NH3 + 0.12 g H2O + 0.53 g glukosa + 0.095 mol ATP

3. Untuk sintesis protein

1AA* + 6 ATP 100 g protein + 1H20

Dalam unit berat:

1AA + 0.051 ATP 0.85 g protein + 0.15 g H20

Catatan : *AA = jumlah asam amino dengan berat molekul rata-rata 118 g dan BM protein = n x 100 g, dimana n = jumlah asam amino

b. Kelenjar pencernaan

1. Hati dan empedu

- hati merupakan uni pembongkaran dan pembangunan. Pembangunan

berlangsung dengan menggunakan yang telah dicerna dan diabsorbsi

melalui sistem sirkulasi. Aktivitas utama pembongkaran menyangkut

pembongkaran hemoglobin menjadi bilirubin dan biliverdin.

- Kantong empedu berfungsi menampung cairan empedu yang

disekresikan oleh organ hati. Hati sebagai tempat metabolisme protein,

lemak, dan karbohidrat.

2. Pankreas

Pankreas memiliki 2 tipe sel (sel eksokrin dan endokrin). Enzim yang

disekresikan oleh pankreas eksokrin adalah protease (tripsin, khemotripsin,

elastase, karboksipeptidase), enzim amilase, khitinase, dan lipase pankreas

endokrin adalah kelompok sel-sel yang terdapat pada sel-sel eksokrin. Sel-sel

tersebut penghasil hormon sehingga selalu berhubungan dengan kapiler darah.

Pada hewan tingkat tinggi sel A (alfa) yang mensekresikan glukagon, sel B

(betha) yang mensekresikan insulin, dan sel D (gamma) yang mensekresikan

somatostatin. Insulin dapat memacu sentesis dengan memacu peningkatan

asam amino ke dalam hati.

c. Fungsi mucus dan enzim

Mucus berfungsi untuk melindungi gastrointestinal. Mucus ini disekresi oleh

tiap-tiap bagian dari alat-alat gastrointestinal. Selain itu, mucus juga berfungsi

memperlicin ruang mucosa dan mebentuk lapisan yang tipis untuk menghindari

dari kelicetan atau pengikisan mucus.

Enzim berfungsi untuk memecah persenyawaan kimia yang mempunyai

berat dan jumlah molekul besar menjadi lebih kecil atau lebih sederhana.

d. Pembagian protease

1. Proteinase atau endopeptidase berperan sebagai katalisator dalam

menghidrolisis rantai pentida bagian tengah dan yang sangat spesifik, atau

berfungsi untuk merombak protein menjadi polipeptida, misalnya pepsinase

(pH optimum 1,5 – 2,5), cathepsin (pH optimum 4,0 – 6,0), tryptase (trypsin,

chymotripsin) pH berkisar pada suasana alkalis.

2. Peptidase atau eksopeptidase menkatalisis pada pelepasan ujung asam

amino, atau berfungsi merombak polipeptida menjadi peptida dan asam

amino terbagi atas polipeptida, tripeptidase, dipeptidase, aminopeptidase,

carboxypeptidase. Endo dan eksopeptidase terdapat pada baik sebagai

enzim intra selluler maupun ekstra selluler.

Jenis jenis enzim pencernaan dan organ penghasilnya

Organ penghasil Jenis enzim yang disekresikan

Lambung

Usus

Pangkreas

Protease (pepsin)

Amilase, lipase, esterase, khitinase

Aminopeptidase, dipeptidase, nukleoprptidase, lipase, maltosa, laktase, sukrase

Protease, tripsin, khemotripsin, karboksipeptidase, elastase, amilase, lipase, khitinase

e. Syarat makanan yang dapat dicerna

Persyaratan zat makanan yang dapat dicerna atau diserap oleh dinding

alat pencernaan adalah :

1. Bentuk larutan, memudahkan dalam penyerapan

2. Mempunyai ukuran tertentu, sehingga dapat melewati membran

permukaansel dari alat pencernaan menunju ke sistem sirkulasi.

f. Beberapa cara masuknya suatu zat ke dalam membran sel

1. Difusi adalah proses pergerakan molekul dari wilayah yang konsentrasinya

tinggi ke wilayah konsentrasinya rendah.

2. Osmose adalah proses pergerakan air dari media yang konsentrasinya tinggi

melalui membran semipermeabel.

3. Tranpor aktif adalah sutu usaha untuk mempertahankan konsentrasi ion jauh

dari keadaan keseimbangannya.

4. Endositosis adalah proses masknya suatu bahan (partikel padat atau cair) ke

dalam sel melalui membran sel.

g. Tenaga pengangkut zat

Ada dua macam tenaga pengangkut zat untuk dapat melewati membran

sel, yaitu

1. Energi kinetik, yaitu energi dari ion-ion dan molekul.

2. Energi metabolik, yaitu energi penggerak yang membutuhkan enzim atau

tenaga lain yang merupakan ciri sel hidup.

h. Proses metabolisme protein

Makanan dihaluskan menjadi molekul-molekul atau butiran-butiran mikro

yang sesuai untuk disbsorbsi melalui dinding gastrointestinal ke dalam aliran

darah. Pencernaan merupakan suatu proses yang berjalan terus menerus.

Bermula dari pengambulan makanan dan berakhir pada pembuangan sisa

makanan. Pada umumnya protein dihidrolisis menjadi asam amino atau

polipeptida sederhana.

Protein tersusun dari rantai panjang asam amino, asam aminonya (-NH2)

berkaitan dengan kelompok karbnoksil 9-COOH). Pada proses pencernaan,

ikatan tersebut diputus menjadi molekul-molekul asam amino atau peptida

dengan rantai yang lebih pendek.

Hidrolisis nutrien dibantu oleh enzim pencernaan. Enzim protease

dipengaruhi oleh faktor lingkungan, seperti pH dan suhu. Produksi enzim menurun

pada suhu di atas kisaran optimum. Aktivitas enzim meningkat dengan

peningkatan suhu.

Adanya HCl pada lambung, makanan yang termakan mengalami

pengasama hingga berbentuk bubur atau chyme masuk di usu bagian depan

akan bercampur dengan cairan empedu. Cairan pankreas selain mengandung

enzim juga mengandung bikarbonat. Cairan empedu yang sifatnya basah dan

adanya ion bikarbonat dari pankras menyebabkan enzim pankreas dan enzim

dari mukosa usus dapat bekerja secara optimal.

Proses penyerapan protein

1. Secara umum enzim yang sangat berperan dalam pencernaan protein

adalah proteinase baik yang disekresikan oleh kelenjar lambung, pankreas

maupun dinding usus.

2. Di lambung, protein dalam makanan mengalami denaturasi oleh kerja HCl

dan dihidrolisis dengan katalisator enzim pepsin, sehingga protein berubah

menjadi peptid.

3. Di usus, peptid dihidrolisis dengan enzim karboksipeptidase, tripsin, khimotripsin,

dan elastase sebagai katalisatornya menjadi polipeptida, tripeptida, dan

dipeptida. Enzim-enzim tersebut disekresikan oleh pankreas eksokrin

4. Selanjutnya oligopeptida ini dihidrolisis oleh enzim peptidase yang disekresikan

oleh dinding usus sebagai katalisatornya menjadi tripeptida dan dipeptida.

5. Tripeptida dan dipeptida dihidrolisis oleh amsing-masing enzim tripeptidase

dan dipeptidase hingga menjadi asam amino.

6. Hidrolisis tripeptida dan dipeptida dapat terjadi di rongga usus (extracelluler

digestion) atau teripeptida dan dipeptida diserap oleh enterosit (intracellular

digestion).

7. Penyerapan bahan makanan tercerna (terlarut) oleh organ pencernaan usus

untuk masuk ke dalam cairan tubuh dan melalui darah (cairan tubuh) zat

makanan tercerna tersebut akan dibawa ke sel yang membutuhkannya.

i. Kelebihan protein

Sel mempunyai batas tertentu dalam menimbun protein, bila mencapai

batas, setiap penambahan asam amino dalam cairan tubuh dipecahkan dan

digunakan untuk energi atau disimpan dalam lemak.

BAB III. Penutup

Protein merupakan komponen utama dalam semua sel hidup. Fungsi

utama protein ialah unsur pembentuk struktur sel, misalnya dalam rambut, wol,

kolagen, jaringan penghubung, membran sel dan lain-lain. Selain itu dapat pula

berfungsi sebagai protein aktif, seperti enzim, yang berperan sebagai katalis

segala proses biokimia sel. Protein aktif yang lain adalah hormon, hemoglobin,

protein terikat pada gen, toksin, antibodi atau antigen, dan lain-lain.

Protein terdiri atas asam-asam amino yang membentuk ikatan peptida,

dimana jenis asam amino dan bentuk struktur protein sangat menentukan sifat

dan karakteristik dari protein tersebut.

DAFTAR PUSTAKA









MODUL VI

Judul : Vitamin

BAB I. Pendahuluan

S. Latar Belakang

Vitamin merupakan komponen organik yang dibutuhkan oleh organisme

hidup termasuk udang dan ikan dalam jumlah yang sedikit namun sangat

penting untuk memelihara proses kehidupan, seperi reaksi-reaksi metabolik

dalam sel, pertumbuhan tubuh yang normal, dan untuk pemeliharaan kesehatan.

Terdapat 15 vitamin yang secara positif diidentifikasi berpengaruh pada

pertumbuhan udang dan ikan. Vitamin-vitamin tersebut adalah vitamin yang

larut dalam lemak, meliputi vitamin A, D, E, dan K serta vitamin yang larut dalam

air yang meliputi vitamin B-kompleks dan makro vitamin lainnya seperti cholin,

asam askorbik dan inositol. Kedua kelompok vitamin ini memiliki metabolisme

yang berbeda-beda.

Dalam jumlah yang sedikit, vitamin tidak digunakan secara habis dalam

satu reaksi biokimia, namun dari satu molekul akan digunakan berulang-ulang.

Secara bertahap vitamin mengalami degradasi dan memerlukan penggantian

dengan molekul vitamin yang baru.

Vitamin sering juga disebut faktor pelengkap makanan, karena vitamin

pada kenyataannya tidak mensuplai kalori dan juga tidak mempengaruhi massa

tubuh secara nyata. Tubuh tidak mapu mensintesis vitamin. Oleh karena itu,

vitamin harus disuplai dari maknan atau merupakan makanan tambahan.

T. Ruang Lingkup Isi


a. Pengelompokan vitamin

b. Vitamin sebagai koenzim

c. Peran vitamin dalam metabolisme

d. Metabolisme vitamin yang larut dalam air

e. Metabolisme vitamin yang larut dalam lemak

U. Kaitan Modul



ikan, karbohidrat, lipida, dan protein, serta sebelum mahasiswa mempelajari

modul mineral, asam nukleat, enzim, dan metabolisme energi.

V. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai vitamin, mahasiswa budidaya perairan mampu menjelaskan

pengelompokan vitamin, vitamin sebagai koenzim, peran vitamin dalam

metabolisme, metabolisme vitamin yang larut dalam air, dan metabolisme

vitamin yang larut dalam lemak.


A. Pengelompokan Vitamin

Vitamin dikelompokkan berdasarkan atas kelarutannya (larut dalam air

dan larut dalam lemak). Jumlah vitamin yang larut dalam air lebih banyak

dibandingkan vitamin yang larut dalam lemak. Perbedaan vitamin yang larut

dalam air dan yang larut dalam lemak dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Perbedaan vitamin yang larut dalam air dan yang larut dalam lemak

Vitamin larut dalam air Vitamin larut dalam lemak

Komposisi kimia

ttd C, H, O2, N, S, Co hanya C, H & O2

Awal terjadinya

Tdk ada provitamin Bentuk provitamin (prekursor vit.)

Fungsi fisiologis

Mentranfer energi Tdk mentransfer energi

Mekanisme penyerapan

Bersamaan dg penyerapan air dari usus

halus ke aliran darah

Diserap dlm saluran usus halus dg

bantuan kilomikron dan misel

Mekanisme penyimpanan

Tdk disimpan dengan yg sama/tkt yg

sama

Disimpan dimana lemak dideposit

Mekanisme ekskresi

Melalui urine Melalui feses

B. Vitamin sebagai Koenzim

Hampir semua vitamin, terutama vitamin yang larut dalam air mempunyai

aktifitas katalitis (catalytically active), untuk mempercepat suatu reaksi. Oleh

karenanya, vitamin mempunyai fungsi sebagai koenzim. Vitamin B-komplek selalu

berhubungan dengan fungsinya untuk mentransfer energi. Dalam hal ini, vitamin

selalu terlebih dahulu diubah menjadi molekul-molekul yang lebih komplek yang

disebut koenzim. Koenzim adalah suatu sistem yang disebut juga sebagai

holoenzim dan terdiri atas apoenzim yang terdiri atas protein dan kofaktor yang

terdiri atas ion-ion inorganik dan atau koenzim.

Tidak semua koenzim mempunyai kedua tipe ini (apoenzim dan kofaktor).

Ada tiga jenis koenzim atau grup prostetik, yaitu asam adenilat (adenylic acid)

atau satu komponen dari turunan-turunan komponen-komponen yang

mengandung fosfor, komplek metalik dari porphyrin, dan turunan-turunan vitamin-

vitamin B-komplek.

C. Peran Vitamin dalam Metabolisme

Umumnya vitamin yang larut dalam air berfungsi sebagai koenzim dalam

metabolisme energi, protein (asam amino) dan asam nukleat. Peran yang lain

adalah sebagai kosubstrat dalam reaksi enzim (asam askorbik dalam proses

redoks), serta komponen struktural (contohnya kolin dan inositol dalam fosfolipid).

D. Metabolisme Vitamin yang Larut dalam Air

Menurut jumlah penyebarannya dalam tubuh, maka vitamin yang larut

dalam air golongan B-komplek dapat diurut sebagai berikut :

1. Asam nikotinik (Niasin)

2. Asam pantotenat

3. Riboflavin (vitamin B2)

4. Tiamin (vitamin B1)

5. Biotin

6. Pyridoxin (vitamin B6)

7. Asam folat

8. Kobalamin (vitamin B12)

1. Niasin (Vitamin B5)

Niasin dapat disintesis dari asam amino triptopan, terdiri atas gugus amida

yang secara fisiologis mempunyai aktivitas dalam tubuh. Niasin merupakan

komponen yang terdiri atas dua koenzim yang aktif untuk mentransfer energi,

yaitu Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD) dan Nicotinamide Adenine

Dinucleotide Phosphate (NADP).

Niasin diabsorpsi melalui usus halus. Beberapa reaksi enzimatik yg

memerlukan NAD dan NADP sebagai koenzim antara lain :

- NAD yang berhubungan dengan reaksi-reaksi dehidrogenase.

a. Asam piruvat laktat

b. VitaminA aldehida vitimin A alkohol

c. Asam malat Asam oksaloasetat

- Konversi aldehida menjadi asam, misalnya :

a. Gliseraldehida 3-fosfat 1,3 difosfogliserat

b. Vitamin A aldehida retinol

- NAD yg berhububungan dengan reaksi deaminasi oksidatif dari asam amino,

contohnya

Asam glutamat alfaketoglutarat

- Reaksi-reaksi sintesis biologis, misalnya :

a. Sintesis asam lemak (NAD)

b. Sintesis kolesterol (NADP)

c. Sintesis hormon-hormon steroid

- Reduksi NAD pada reaksi-reaksi dalam Kreb Cycle

2. Asam Pantotenat

Asam pantotenat merupakan komponen koenzim A. Asam pantotenat

berpartisipasi dalam semua proses asetilasi, misalnya pada proses acyl CoA.

Dalam proses metabolisme, asam pantotenat di diabsorpsi dari usus halus dan

diekskresi melalui urine. Asam pantotenat dideposit dalam hati dan ginjal.

Konversi asam pantotenat menjadi coA melalui gugus intermedier (gugus

panthoein).

Beberapa reaksi yang memerlukan asaam pantotenat, seperti :

Oksidatif dekarboksilasi

- Piruvat ----------------------------> acetyl CoA

TPP, NAD, asam lipoat

- Alpha-ketoglutarat ---------------------> suksinil Co-A

- Katabolisme asam lemak melalui jalur beta-oksidasi

- Sintesis lemak

- Sintesis hormon-hormon steroid, contohnya ACTH

3. Riboflavin (Vitamin B2)

Riboflavin merupakan komponen dari dua koenzim, yaitu Flavin

Mononukleotide (FMN) dan Flavin Adenine Dinukleotide (FAD). Keduanya

berfungsi dalam mentransfer hidrogen. Riboflavin berkaitan erat dengan koenzim

NAD dan NADP. Riboflavin penting dalam metabolisme karbohidrat, lemak, dan

protein. Riboflavin merupakan komponen enzim L-amino acid oxidase, enzim

xanthine oksidase, glycine oxidase, dan succinic dehydrogenase.

Dalam proses metabolisme, riboflavin diabsorpsi melalui dinding usus halus

secara difusi, dibawa oleh darah ke jaringan. Riboflavin diretensi dalam hati dan

ginjal, serta diekskresi melalui urin.

4. Tiamin (Vitamin B1)

Tiamin merupakan komponen koenzim tiaminpyrofosfat (TPP/ThPP) yang

lebih dikenal dengan nama koenzim cocarboxylase. Tiamin terlibat dalam reaksi

enzimatik dekarboksilasi dalam metabolisme glukosa, bertindak sebagai koenzim

TPP dalam siklus Kreb, serta terlibat dalam oksidasi glukosa.

Dalam proses metabolisme, tiamin diabsorpsi di bagian usus halus, serta

diretensi dalam hati dan ginjal.

5. Biotin

Biotin berfungsi utama sebagai komponen koenzim untuk reaksi yang

memerlukan CO2. Biotin juga berperan penting dalam glukoneogenesis, dalam

sintesis dan oksidasi asam lemak, aktif dalam proses karboksilase metabolisme

triptopan untuk sintesis niasin, serta dalam formasi transfer RNA untuk sintesis purin

dan protein.

Dalam proses metabolisme, biotin diabsorpsi di usus halus, diekskresi melalui

urin, serta diretensi dalam hati dan ginjal.

6. Cyanokcobalamin (Vitamin B12)

Fungsi biokimia cyanocobalamin adalah berperan penting dalam

pembentukan sel-sel darah merah, memelihara jaringan syaraf, sebagai koenzim

cobamide, penting dalam sintesis asam-asam nukleat dan recycling asam

tetrahidrofolik, memelihara aktivitas gluthation, serta berperan penting dlm

konversi metilmalonil CoA menjadi suksinil CoA dan metilasil homosistein menjadi

metionin.

7. Asam Folat

Fungsi biokimia asam folat adalah berperan penting dalam metabolisme

protein sebagai komponen dari koenzim asam tetrahidrofolik, dibutuhkan dalam

sintesis hemoglobin, glysin, metionin, cholin, thimin dan purin, berperan penting

dalam metabolisme phenilalanin, tirosin, dan histidin.

8. Asam Askorbik (Vitamin C)

Fungsi biokimia asam askorbik adalah berperan penting dalam

memelihara integritas jaringan dan sebagai kofaktor dari reaksi-reaksi hidroksilasi

seperti hyidroksilasi triptophan, tirosin, lisin, phenilalanin, dan prolin. Asam askorbik

sangat aktif untuk menurunkan senyawa-senyawa berbahaya dari tubuh,

dibutuhkan untuk konversi asam folik menjadi asam tetrahidrofolik, triptophan

menjadi serotonin. Asam askorbik dibutuhkan juga untuk sintesis hormon-hormon

steroid.

Berdasarkan kandungan asam askorbik, bahan pakan digolongkan atas 3

golongan, yaitu :

1. Excellent catergory, adalah bahan pakan yang mengandung 100 mg asam

askorbik dalam setiap 100 mg bahan pakan, contohnya paprika, brokoli, dan

lain-lain.

2. Good category, adalah bahan pakan yang mengandung 60-99 mg asam

askorbik dalam setiap 100 mg bahan pakan, contohnya sitrus, kol, bayam, dan

lain-lain.

3. Fair category, adalah bahan pakan yang mengandung 30-49 mg asam

askorbik dalam setiap 100 mg bahan pakan, contohnya asparagus, tomat,

semangka, dan lain-lain.

Vitimin C atau asam askorbik diserap diusus halus dan diekskresi melalui

urin. Status vitamin C pada tubuh dapat dievaluasi melalui plasma darah.

9. Kolin

Fungsi biokimia kolin adalah sebagai komponen penting dari asetilcholin,

lecithin fosfolipid, dan sphingomyelin. Kolin juga berperan penting dalam

memelihara struktur sel dan transmisi impuls syaraf, aktif sebagai donor dalam

sintesis methionin, serta berperan penting dalam transpor lipid ke seluruh tubuh

10. Inositol-Myoinositol

Fungsi biokimia inositol-myoinositol adalah esensil sebagai komponen

inositol yang mengandung fosfolipid, penting sebagai komponen struktur rangka,

jantung, dan jaringan otak, berperan penting dalam perkembangan hati dan sel-

sel tulang, transpor kolesterol, dan sintesis RNA.

E. Metabolisme Vitamin yang Larut dalam Lemak

1. Vitamin A

Fungsi biokimia vitamin A adalah berperan penting dalam penglihatan

sebagai pigmen penglihatan, memelihara sekresi mukosa jaringan epitel,

melindungi membran sel mukus dan jaringan dalam metabolisme

mucopolysacarida, serta membantu melepas enzim proteolitik dari lisozim dan

berperan dalam sintesis kortikosterol dari kolesterol.

Vitamin A tidak terdapat dalam jaringan tanaman, namun berada dalam

bentuk prekursor atau provitamin A yang dikenal sebagai karoten.Komponen-

komponen vitamin A di alam adalah :

- Komponen alkohol ----> retinol

- Komponen aldehida -----> retinal atau retinen

- Komponen asam -----> asam retinoik.

Vitamin dapat ditemukan dalam jaringan tubuh hewan, hati merupakan

organ penyimpan vitamin A dan merupakan sumber vitamin A terkaya. Vitamin

A juga ditemukan pada kuning telur dan air susu. Absorbsi vitamin A dipengaruhi

oleh penyerapan protein. Protein mempercepat transfer provitamin A menjadi

vitamin A.

2. Cholecalciferol (Vitamin D)

Fungsi biokimia cholecalciferol (Vitamin D) adalah berperan penting

dalam metabolisme calcium dan fosfor, yaitu sebagai hormon 1,25-

dihydroxycholecalciferol, memfasilitasi absorpsi calcium dari saluran gastro-

intestinal, mengkonversi fosfor organik menjadi fosfor anorganik dalam tulang,

meresorpsi fosfat dan asam amino dari tubula ginjal, memelihara level calcium

darah dan deposit serta oksidasi sitrat dlm tulang.

3. Vitamin E

Vitamin E disebut juga vitamin antisterilitas. Vitamin ini mempunyai

beberapa bentuk isomer, yaitu:

- Alpha-tocopherol

- Beta-tocopherol

- Gamma-tocopherol

- Delta-tocopherol

Fungsi biokimia vitamin E adalah sebagai anti oksidan (melindungi

komponen reaktif (seperti HUFA, vitamin A, dan C) dari oksidasi, membantu sel-sel

pernapasan (alpha-tocoferol berperan jaringan jantung dan otot). Vit E berfugsi

juga sebagai kofaktor dalam enzim cytochrome-reductase dalam sistem NAD

oksidase dan suksinate oksidase, mengatur sintesis komponen-komponen tubuh,

yaitu berperan dalam biosintesis DNA, sabagai kofaktor dalam sintesis asam

askorbik.

Dalam proses metabolisme, vitamin E diabsorpsi dalam usus halus dengan

bantuan asam empedu, dideposit dalam jaringan tubuh seperti lemak, otot,

kelenjar adrenal, jantung, dan hati. Vitamin E diekskresi melalui feses.

4. Vitamin K

Vitamin K dikenal juga sebagai quinone. Vitamin K ada 2 macam, yaitu

vitamin K1 (phylloquinone), terdapat dalam tumbuhan berhijau daun dan vitamin

K2 (menaquinone), yang disintesa oleh mikroorganisme.

Fungsi biokimia vitamin K adalah mengatur kandungan protein plasma

yang dibutuhkan untuk pembekuan darah, dengan membentuk komplek protein,

yaitu prothrombine (faktor II), proconvertine (faktor VII), plasma thromboplastin

(faktor IX), dan faktor Stuarts (faktor X). Vitamin K berperan penting dalam

transpor elektron dan fosforilasi oksidatif. Dalam proses metabolisme, vitamin K

diabsorpsi dengan bantuan kelenjar empedu, ke kelenjar limpa dan masuk ke

dalam sirkulasi darah. Ekskresi vitamin K dilakukan melalui feses

BAB III. Penutup

Vitamin merupakan komponen organik yang dibutuhkan oleh organisme

hidup dalam jumlah yang sedikit untuk memelihara proses kehidupannya.

Terdapat 15 vitamin yang secara positif diidentifikasi berpengaruh pada

pertumbuhan udang dan ikan. Vitamin-vitamin tersebut adalah vitamin yang

larut dalam lemak, meliputi vitamin A, D, E, dan K serta vitamin yang larut dalam

air yang meliputi vitamin B-kompleks dan makro vitamin lainnya seperti cholin,

asam askorbik dan inositol.

Hampir semua vitamin, terutama vitamin yang larut dalam air mempunyai

aktifitas katalitis (catalytically active), untuk mempercepat suatu reaksi, sehingga

vitamin mempunyai fungsi sebagai koenzim. Peran sebagai koenzim dalam

proses metabolisme energi, protein (asam amino), dan asam nukleat. Peran yang

lain adalah sebagai kosubstrat dalam reaksi enzim (asam askorbik dalam proses

redoks), serta komponen struktural (contohnya kolin dan inositol dalam fosfolipid).

DAFTAR PUSTAKA



Tacon, AGJ. 1991. Vitamin nutrition in shrimp and fish. Dalam Akiyama, A.M and Tan, R.K.H. (editor). Proceedings of the aquaculture, feed processing and nutriton workshop.


MODUL VII

Judul : Mineral

BAB I. Pendahuluan

W. Latar Belakang

Fungsi utama mineral dalam tubuh organisme antara lain pembentukan

struktur rangka, memelihara sistem koloid (tekanan osmotik, viskositas, difusi) dan

regulasi keseimbangan asam basa (Lall, 1989). Mineral juga merupakan

komponen penting dari hormon-hormon dan aktivator enzim. Kontrol mekanisme

biokimia yang kompleks dan regulasi penambahan, penyimpanan dan ekskresi

berbagai unsur mineral, memungkinkan ikan untuk hidup dalam keseimbangan

dinamik dengan media air.

Dari 109 unsur mineral yang terdapat di alam, hanya beberapa yang

dianggap penting untuk digunakan dalam tubuh, yaitu kurang lebih 40 elemen.

Unsur-unsur mineral terdapat dalam jumlah relatif sedikit dalam tubuh namun

sangat essensial untuk kelangsungan metabolisme yang normal dalam tubuh.

Suatu unsur anorganik dinyatakan essensial bagi tubuh jika memenuhi 4

kriteria utama. Pertama, mineral harus ada dalam jumlah dan konsentrasi yang

cukup konstan dalam tubuh organisme hidup yang sehat dengan sedikit variasi

dari satu organisme ke organisme lainnya. Kedua, defisiensi akibat pemberian

pakan akan menyebabkan terjadinya ketidaknormalan fungsi fisiologis oleh

karena pakan harus mengandung semua unsur mineral yang esensial dalam

jumlah dan perbandingan yang seimbang serta harus bebas dari sifat-sifat

keracunan. Ketiga, penambahan mineral yang defisiensi sekurang-kurangnya

harus dapat mencegah atau memperbaiki ketidaknormalan fungsi fisiologis.

Terakhir, ketidaknormalan yang disebabkan oleh defisiensi mineral tertentu harus

disertai dengan perubahan-perubahan biokimia yang spesifik, bila defisiensi

dapat diatasi dengan cara suplementasi mineral dalam pakan, maka kelainan

biokimia akan kembali normal.

X. Ruang Lingkup Isi


a. Penggolongan mineral

b. Distribusi mineral dalam organ dan jaringan

c. Absorbsi, metabolisme, dan ekskresi mineral

d. Fungsi biokimia dan pengaturan mineral dalam tubuh

Y. Kaitan Modul



ikan, karbohidrat, lipida, protein, dan vitamin, serta sebelum mahasiswa

mempelajari modul enzim, asam nukleat, dan metabolisme energi.

Z. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai mineral, mahasiswa budidaya perairan mampu menjelaskan

penggolongan mineral, distribusi mineral dalam organ dan jaringan, absorbsi,

metabolisme, dan ekskresi mineral, fungsi biokimia dan pengaturan mineral

dalam tubuh.


A. Penggolongan Mineral

Mineral dibagi dalam beberapa golongan, yaitu mineral makro, mineral

mikro, dan mineral trace atau mineral ultratrace. Mineral makro, dibagi 2, yaitu

kation-kation utama meliputi Ca, Mg, Na dan anion-anion utama meliputi P, Cl,

S. Mineral mikro meliputi Mn, Fe, Cu, I, Zn, Fl, dan V. Mineral trace meliputi Co,

Mo, Se, Cr, Tin, Ni, dan Si.

B. Distribusi Mineral dalam Organ dan Jaringan

Mineral sebagai elemen penting dalam komposisi tubuh organisme hidup,

terdistribusi keseluruh bagian tubuh organisme tersebut. Organ dan jaringan

tempat distribusi utama mineral adalah :

1. Distribusi mineral pada jaringan tulang (osteotropik). Contohnya Ca, Mg, Sr,

Be, P, F, Va, Ba, Ti, dan Ra.

2. Disribusi mineral pada sistem retikuloendotelial. Contohnya I, Cu, Mn, Si, Cr,

dan Ni.

3. Mineral sebagai partikel non spesifik pada jaringan. Contohnya Na, K, S, Cl, Li,

dan Rb.

C. Absorbsi, Metabolisme, dan Ekskresi Mineral

Hasil absorpsi kalsium (Ca) dideposit pada tulang dan kulit. Ion Ca

diekskresi melalui insang dan ginjal. Mineral fosfor (P) setelah diabsorpsi akan

dideposit pada jantung, hati, ginjal, dan darah, sedangkan kkskresi P melalui renal

dan ginjal. Pada magnesium (Mg) proses absorbsi terjadi usus halus dan

ekskresinya melalui urin dan feses. Natrium (Na) diabsorpsi di usus halus dan

lambung, sedangkan proses diekskresi melalui urin. Kalium (K) diabsorpsi dalam

usus halus dan diekskresi melalui urin. Absorpsi zat besi (Fe) oleh ikan rainbow trout

terjadi pada organ peritonial cavity dan disimpan pada organ hati, limpa, dan

ginjal. Ekskresi Fe dilakukan melalui urin dan feses. Distribusi mangan (Mn) dalam

tubuh ikan adalah di tulang, hati, kulit, ginjal, jaringan gonad, dan otot. Absorpsi

Zn lewat insang dan saluran usus sedangkan ekskresinya melalui ginjal dan insang

(pd sel-sel clor).

D. Fungsi Biokimia dan Pengaturan Mineral dalam Tubuh

Fungsi utama mineral pada tubuh organisme hidup adalah :

1. Sebagai bagian pembentukan struktur kerangka tubuh atau formasi struktur

skeleton Jenis mineral yang terbanyak adalah kalsium dan fosfor yang

terdapat pada kerangka tubuh dan gigi.

2. Mempertahankan tingkat koloidal cairan tubuh dan mengatur beberapa sifat

fisik sistem koloid, seperti tekanan osmotik, viskositas, difusi.

3. Regulasi keseimbangan asam basa. Ion-ion anorganik membantu mengatur

keseimbangan asam basa. Untuk mempertahankan aktivitas organisme

secara normal maka pH darah dan cairan-cairan tubuh lainnya harus tetap

dalam kisaran yang relatif sempit.

4. Komponen dari hormon

5. Komponen atau aktivator enzim atau sebagai kofaktor

Secara khusus fungsi masing-masing mineral adalah :

1. Kalsium dan fosfor (Ca dan P)

Fungsi biokimia Ca adalah bagian pembentuk tulang, berperan dalam

distribusi ion pada jaringan lunak, berperan dalam kontraksi otot, aktivitas enzim,

memelihara permeabilitas membran sel, regulasi pada insang, sirip, dan

permukaan epitel.

Fungsi biokimia P adalah bagian dari komponen asam-asam nukleat dan

membran sel, berhubungan. langsung dengan produksi energi, berperan besar

dalam metabolisme karbohidrat, lipid, asam amino, dan jaringan syaraf, sebagai

buffer dalam cairan tubuh

2. Magnesium (Mg)

Fungsi biokimia Mg adalah esensial dalam reaksi enzimatik, esensial dalam

metabolisme intermedier, dalam reaksi enzimatik Phosphokinase (transfer P),

Phyrophosphatase (hidrolisis P), dan Thiokinase (Asetil Co-A).

3. Natrium, Kalium, dan Clor

Fungsi biokimia Na, K, dan Cl adalah mengontrol keseimbangan

tekananosmotik dan asam basa, ion Na+berperan dalam tekananosmotik intra

dan ekstrasel, ion Na+ dan K+berperan sebagai energi menbran plasma, ion Cl-

mengatur keseimbangan K+ dan Mg+, serta berperan dalam transfor CO2 dan

CO3.

4. Zat besi (Fe)

Fungsi biokimia Fe adalah berperan dalam respirasi sel, utamanya aktivitas

redoks dan transfor elektron, Fe yang berada dalam bentuk kompleks protein

berfungsi sebagai heme compound (hemoglobin dan myoglobin), sebagai heme

enzim (citocrome mitokondria 7 microsoma, katalase, periksidase dan lain-lain),

sebagai non heme compound (transferin, ferritin, flavin dan enzim-enzim besi

lainnya).

5. Cuprum (Cu)

Fungsi biokimia Cu adalah transfor elektron bersama dengan oksidasi

cytocrome, berperan dalam aktivitas enzim, aktivitas hormon (tripsin, dopamin),

dan membawa O2 dalam hemolimph.

Kadar Cu banyak ditemukan pada organ otak, jantung, hati dan mata

(iris). Organisme laut yang banyak mengandung Cu adalah moluska dan

krustasea.

6. Mangan (Mn)

Fungsi biokimia Mn adalah sebagai kofaktor enzim utamanya golongan

metalloenzim, seperti arginase, pyruvate carboxylase, superoxide dismutase,

terlibat dalam aktivitas enzim kinase, transferase, hydrolase, dan dekarboxylase,

berperan penting dalam metabolisme lipid dan karbohidrat.

7. Seng (Zn)

Fungsi biokimia Zn adalah bagian integral dari metalloenzim, katalisator

untuk regulasi dan aktivitas enzim, berperan penting dalam metabolisme lipid,

protein, dan karbohidrat.

8. Selenium (Se)

Fungsi biokimia Se adalah kontrol aktivitas eritrosit dan plasma darah,

merupakan bagian integral dari glutation peroxidase, memproteksi sel-sel dan

membran dari toksisitas logam berat, contohnya cadmium dan mercury.

BAB III. Penutup

Mineral adalah senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah kecil

dalam pembentukan jaringan dan berbagai fungsi metabolisme dan

osmoregulasi

Golongan mineral makro dibagi 2, yaitu kation-kation utama meliputi Ca,

Mg, Na dan anion-anion utama meliputi P, Cl, S. Mineral mikro meliputi Mn, Fe,

Cu, I, Zn, Fl, dan V. Mineral trace meliputi Co, Mo, Se, Cr, Tin, Ni, dan Si.

Mineral terdistribusi pada jaringan tulang (osteotropik), contohnya Ca, Mg, Sr,

Be, P, F, Va, Ba, Ti, dan Ra. Disribusi mineral pada sistem retikuloendotelial.

contohnya I, Cu, Mn, Si, Cr, dan Ni, serta distribusi mineral sebagai partikel non

spesifik pada jaringan, contohnya Na, K, S, Cl, Li, dan Rb.

Secara umum mineral diabsorbsi di saluran usus dan dideposit di jantung,

hati, ginjal, dan darah. Eksresi mineral melalui urin dan feses.

Fungsi mineral dalam tubuh organisme adalah sebagai bagian

pembentukan struktur kerangka tubuh atau formasi struktur skeleton ,

mempertahankan tingkat koloidal cairan tubuh dan mengatur beberapa sifat fisik

sistem koloid, seperti tekanan osmotik, viskositas, difusi, regulasi keseimbangan

asam basa, komponen dari hormon, serta komponen atau aktivator enzim atau

sebagai kofaktor. DAFTAR PUSTAKA




Davis DA, Gatlin III DM. 1991. Dietary mineral requirements of fish and shrimp. Dalam. Akiyama AM, Tan RKH. (editor). Proceedings of the aquaculture, feed processing and nutriton workshop. Hal. 10-48.

Lall, S.P. 1989. The minerals. Dalam : Halver JE. (editor). Fish Nutrition. Second edition. San Diego : Academic Press. Inc. p. 220-252.

MODUL VIII

Judul : Asam Nukleat

BAB I. Pendahuluan

AA. Latar Belakang

Sel adalah unit terkecil dari makhluk hidup. Dalam sel, terdapat lebih dari

90% massa (termasuk air) terdiri atas molekul-molekul besar yang disebut dengan

makromolekul. Makromolekul merupakan komponen penting dalam kehidupan,

meliputi protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat. Asam nukleat adalah

satu diantara makromolekul yang tidak essensial, karena dapat disintesis dalam

tubuh dari senyawa-senyawa amfibolik.

Asam nukleat adalah molekul kompleks lebih besar dari kebanyakan

protein, mengandung karbon, oksigen, hidrogen, dan fosfor. Molekul ini berperan

besar dalam proses penurunan sifat dan pembentukan berbagai protein. Asam

nukleat ditemukan pada tahun1870, akan tetapi peranannya dalam genetika

dan dalam kontrol aktivitas sel, diketahui dengan jelas setelah beberapa dekade.

Hal tersebut disebabkan salah pengertiannya para ilmuan yang menganggap

bahwa protein merupakan sumber informasi genetik, sehingga penelitian-

penelitian lebih ditekankan pada protein selama setengah abad pertama.

Peneliti penemu asam nukleat adalah Friedrich Miescher (Swiss, 1844-1895).

Pada tahun 1870 Miescher mengisolasi inti sel darah putih dari nanah dengan

menggunakan asam hidroklorat encer sebagai pelarut struktur sel lainnya. Protein

yang melekat pada sel diuraikan dengan menggunakan enzim pepsin. Inti yang

telah diisolasi kemudian diekstrak untuk dianalisis. Miescher menamakan

komposisi ekstrak adalah “nuklein” karena sangat berbeda dengan protein.

Istilah asam nukleat diperkenalkan oleh Richard Altman (ahli biokimia) 20 th

kemudian setelah penemuan Friedrich Miescher.

Miescher bekerja juga dengan spermatozoa ikan salem yang mempunyai

inti sangat besar (90% lebih massa sel adalah inti). Disamping mengisolasi nuklein

dari inti, Miescher juga mengekstrak zat organik dengan kandungan nitrogen

yang sangat tinggi yang diberi nama “protamin”. Miescher berpendapat bahwa

protamin dan nuklein yang bersifat asam membentuk suatu kompleks yang tidak

larut. Dewasa ini diketahui bahwa ekstrak inti sel mengandung histon yang

berasosiasi dengan DNA inti. Meskipun Miescher tahu pentingnya nuklein, tetapi

baru 60 tahun kemudian diketahui dengan mantap peranan genetik asam

nukleat. Penelitian yang menonjol yang memantapkan peranan genetik asam

nukleat adalah transformasi bakteri dan reproduksi virus.

BB. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul asam nukleat meliputi :

a. Struktur asam nukleat

b. Jenis dan fungsi asam nukleat.

c. Peran asam nukleat dalam sintesa protein

d. Peran asam nukleat sebagai koenzim

CC. Kaitan Modul



ikan, karbohidrat, lipida, protein, vitamin, dan mineral, serta sebelum mahasiswa

mempelajari modul enzim dan metabolisme energi.

DD. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai asam nukleat adalah mahasiswa budidaya perairan mampu

menjelaskan struktur dan jenis serta fungsi asam nukleat, peran asam nukleat

dalam sintesa protein dan sebagai koenzim.


A. Struktur Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan suatu polimer yang mengandung nukleotida.

Hidrolisis asam nukleat menghasilkan gula, basa, dan ion fosfat. Hidrolisis parsial

asam nukleat akan terurai menjadi monomer nukleotida dan nukleosida.

Nukleotida adalah monomer dari asam nukleat dimana komponen gula pada

monomer terikat pada basa dan fosfat. Pada nukleosida komponen gula pada

monomer hanya terikat pada basa.

Nukleotida terdiri atas 3 bagian (Gambar 1), yaitu :

1. Gula berkarbon 5 (pentosa).

Pentosa pada nukleotida ada 2' jenis, yaitu ribosa dan deoksiribosa. Ribosa

adalah gula berkarbon 5' yang mempunyai gugus hidroksil pada atom C

nomor 2'. Deoksiribosa adalah gula berkarbon 5' yang mempunyai sebuah

atom hidrogen pada atom C nomor 2'.

2. Basa nitrogen

Basa nitrogen adalah suatu struktur cincin yang mengandung nitrogen, terikat

pada atom karbon 1' dari pentosa. Disebut basa disebabkan pada atom

nitrogen terdapat sepasang elektron yang tidak terbagi, sehingga dapat

menarik proton. Basa nitrogen. dapat dibedakan menjadi dua, yaitu purin

dan pirimidin. Purin adalah basa nitrogen yang mempunyai struktur cincin

ganda meliputi adenin (A) dan guanin (G). Pirimidin adalah basa nitrogen

yang mempunyai struktur cincin tunggal meliputi timin (T) atau urasil (U) dan

sitosin (C).

3. Gugus fosfat

Satu, dua, atau tiga gugus gugus fosfat yang terikat pada atom karbon 5' dari

pentosa.

Asam nukleat H2O basa

gula fosfat

H2O basa

gula fosfat

H2O Gula + basa

(nukleotida)

(nukleosida)

(nukleotida)

B. Jenis dan Fungsi Asam Nukleat

Asam nukleat pada organisme hidup terdapat dalam dua golongan

besar, yaitu Deoxyribonucleic acid (DNA) dan Ribonucleic acid (RNA).

DNA adalah asam nukleat yang molekulnya tersusun oleh gula berkarbon

5' dengan kekurangan 1 atom oksigen (deoksiribosa), basa nirogen, dan gugus

fosfat, merupakan polimer linear yang tidak bercabang, mempunyai berat

molekul berkisar antara 25.000 – 50 milyar, terutama dijumpai pada inti sel,

penyusun utama kromosom, serta merupakan pengemban kode genetik dan

dapat merepliksi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru. Basa penyusun

DNA adalah adenin, guanin, timin, dan sitosin, yang terikat pada deoksiribosa di

posisi 1 dari pirimidin dan posisi 9 dari purin.

DNA merupakan helek ganda (double helex) dari dua rantai antiparalel

(saling berlawanan) yang mempunyai sekuen (urutan) nukleotida yang

C

C

C

N

HC

N

N

N

CH

NH2

C

C

C

N

C

HN

N

N

CH

O

H2N C

CH

N

C

HN

O

CH

CH N

C

N

CH

CH N

C

HN

O

C

C

C

CH3

NH2

O

O

O

4’C

C N

O

C1’

H

H

H H

OH

H

5’

CH2

OH

HO O P

O

3’ 2’

OH

Purin

Pirimidin

Adenin GuaninaTimin

Sitosin

Urasil

Basa purin/

pirimidin

DEOKSIRIBONUKLEOTIDA

(DALAM RIBONUKLEOTIDA)

komplementer (Gambar 2). Helek ganda (double helex) artinya DNA mempunyai

2 rantai nukleotida. Dua rantai antiparalel (saling berlawanan) berarti bahwa

nukleotida (DNA maupun RNA) secara berurutan disatukan ikatan ester antara 5

fosfat dari satu unit dan gugus 3 hidroksil dari unit berdekatan, dimana kalau

untaian rantai I dari ikatan fosfodiester 3 - - - -5 maka nukleotida

komplementernya disatukan oleh ikatan fosfodiester 5 - - - -3. Komplementer

maksudnya adalah adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan

dengan sitosin. Hasil penelitian membuktikan bahwa jumlah adenin selalu sama

dengan jumlah timin dan jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin dalam

satu spesies.

DNA terdapat pada kromosom, mitokondria, dan plastida. Peran penting

DNA adalah dalam penunjang pewarisan sifat-sifat dari generasi ke generasi,

serta berperan dalam metabolisme dan perkembangan individu karena

merupakan templat atau cetakan untuk sintesa protein.

RNA adalah asam nukleat yang molekulnya tersusun oleh gula berkarbon

5' (ribosa), basa nirogen urasil, dan gugus fosfat, serta berperan penting dalam

sintesa protein. Basa penyusun RNA adalah adenin, guanin, urasil, dan sitosin.

Dengan demikian, yang membedakan antara RNA dan DNA adalah pada gugus

gula (pentosa) dan basa nitrogen penyusunnya, yaitu ribosa pada RNA dan

deoksiribosa pada DNA. Basa nitrogen pada DNA adalah adenin, guanin, timin,

dan sitosin. Basa nitrogen pada RNA sama dengan yang terdapat pada DNA,

tetapi basa nitrogen timin diganti oleh urasil.

RNA merupakan asam nukleat tunggal yang membantu dalam

mentranskripsikan (menggandakan) dan mentranslasikan (menterjemahkan)

Untaian I

Untaian II

A

T G

A T T

AG

A

CC T

GA

T

TC A

GC

A

G C T

3'

3'5'

5'

Gambar 2. Deoxyribonucleic acid (DNA) dengan rantai double helex/heleks ganda

informasi genetik dari DNA ke dalam bentuk urutan asam amino. Terdapat 3

macam RNA, yaitu RNA messenger/pesuruh (mRNA), RNA transfer (tRNA), dan

RNA ribosom (rRNA). Semua RNA tersebut ditranskrip dari DNA inti dan terlibat

sintesa protein.

Dengan adanya informasi genetik yang terkandung dalam asam nukleat,

organisme mampu membiosintesis tipe protein berlainan, seperti rambut, kulit,

otot, enzim dan sebagainya.

C. Peran asam nukleat dalam sintesa protein

Pengkodean oleh DNA untuk sintesa protein atau berpindahnya DNA

menuju pembentukan protein melalui 2 tahapan proses, yaitu transkripsi

(penggandaan) dan translasi (penterjemahan).

1. Transkripsi (penggandaan)

Transkripsi adalah sintesa rantai molekul mRNA. Informasi yang terdapat

pada DNA digandakan dalam bentuk mRNA berdasarkan salah satu urutan

nukleotida pada rantai DNA. Pada proses transkripsi 3 proses yang terjadi, yaitu

inisiasi, elongasi (pemanjangan), dan terminasi (Gambar 3).

Enzim yang beperan dalam transkripsi adalah RNA polimerase, yang

bergerak sepanjang gen dari promotornya hingga terminator. RNA polimerase

memasangkan molekul RNA pada rantai nukleotida yang sesuai dengan untaian

gen templat. Bagian DNA yang ditranskripsikan disebut unit trankripsi.

Setelah mengikat promotor, RNA polimerase melepaskan rantai ganda

DNA dan menginisiasi sintesis RNA pada titik awal untaian templat. Urutan

nukleotida promotor menetukan kerja RNA polimerase, begitu pula urutan

nukleotida yang digunakan sebagai acuan proses sintesa protein.

RNA polimerase bekerja dari hulu ke hilir (downstream). Berawal dari

promotor, RNA mengalami pemanjangan (elongasi) pada arah 5' 3'. Pada

proses transkripsi untaian DNA kembali membentuk rantai ganda.

Pada saat RNA polimerase menerjemahkan terminator, urutan nukleotida

yang mengkodekan akhir proses transkripsi. RNA dilepaskan dan RNA polimerase

memisahkan diri dari DNA. Pada prokariot, mRNA hasil transkripsi segera

digunakan untuk mensintesis protein, sedangkan pada eukariot, RNA harus

melalui berbagai proses terlebih dahulu.

Messenger RNA yang terbentuk meninggalkan inti sel dan ditransfer ke

sitoplasma. Selanjutnya mRNA bergerak ke ribosom dan berikatan dengan

subunit kecil ribosom. Urutan basa mRNA yang membawa kode genetik untuk

urutan asam amino protein. Urutan 3 basa pada mRNA disebut kodon. Kodon

start dan kodon stop adalah kodon yang bertugas memberi tanda untuk

memulai atau mengakhiri sintesa protein. Kode dari kodon dapat dilihat pada

Tabel 1.

Tabel 1. Kamus kode genetik

Asam amino Kodon Asam amino Kodon

UUU, UUC

UUA, UUG

UCU, UCC, UCA, UCG

UAU, UAC

UGU, UGC

UGG

CUU, CUC, CUA. CUG

CCU, CCC, CCA, CCG

CAU, CAC

CAA, CAG

CGU, CGC, CGA, CGG, AGA

AAA, AAG

Fenilalani (phe)

Leusin (leu)

Serin (ser)

Tirosin (tyr)

Sistein (cys)

Triptofan (trp)

Leusin (leu}

Prolin (pro)

Histidin (his)

Glutamin (glu)

Arginin (arg)

Lisin (lys)

AAU, AAC

AUU, AUC, AUA

AUG

ACU, ACC, ACA, ACG

AGA, AGG

GUU, GUC, GUA, GUG

GCU, GCC, GCA, GCG

GAU, GAC

GAA, GAG

GGU, GGC. GGA, GGG

Asparagin (asn)

Isoleusin (ile)

Metionin (met) atau

N-formilmetionin

(fmet)

Treonin (thr)

Arginin (arg)

Valin (val)

Alanin (ala)

Asam aspartat (asp)

Asam glutamat (glu)

Glisin (gly)

Ket. Penugasan kodon untuk asam-asam amino

2. Translasi (penterjemahan)

Pada proses translasi (Gambar 4), mRNA bertindak sebagai templat,

dimana urutan basa pada mRNA memberikan informasi yang diperlukan oleh

tRNA dan rRNA untuk mensintesis suatu protein dengan urutan asam amino yang

sesuai dengan informasi yang terdapat pada DNA.

Hasil pengkopian segera diterjemahkan oleh ribosom untuk membentuk

urutan asam amino sesuai sekuen yang telah dibawa mRNA. Ribosom terdiri atas

60% rRNA dan 40% protein. Transfer RNA membawa urutan asam amino ke mRNA

yang disebut antikodon. Antikodon tRNA yang sesuai selanjutnya berpasangan

dengan kodon dari mRNA. Subunit besar dan kecil ribosom bergabung dan tRNA

berikatan dengan subunit besar ribosom.

Subunit besar ribosom mengkatalisis proses pembentukan ikatan peptida

antara asam-asam amino yang dibawa oleh molekul tRNA. Pada saat asam

amino baru bergabung dengan asam amino yang sudah ada, sebelumnya tRNA

melepaskan diri dari subunit besar ribosom dan tRNA berikut (yang membawa

urutan asam amino berikut) menggantikan tRNA yang lepas. Proses berjalan terus

sampai kodon stop. Akhir proses mRNA dan protein baru terbentuk bergerak

meninggalkan ribosom.

Gambar 3. Proses transkripsi (penggandaan)

Transkripsi DNA

Proses RNA Pra mRNA

Translasi

5’3’ 5’

3’

5’3’ 5’

3’

5’3’ 5’

3’

5’3’ 5’

3’

PROMOTOR TERMINATOR Unit transkripsi Gen DNA

Titik awal RNA polemerase Titik akhir

DNA lepas RNA

Untaian templat DNA inisiasi

1. inisiasi

2. elongasi

3. terminasi

3’

5’

5’ 3’

G T

A G

G T T A

A C C C A

T C

C C A A T T

G G

G T A G G

T T

A A C C

elongasi

RNA polimerase

Nukleotida RNA

Arah transkripsi Untaian templat DNA

3’

5’

RNA baru terbentuk

5’

3’

Proses Transkripsi

Gambar 4. Proses translasi (penterjemahan)

D. Peran asam nukleat sebagai koenzim

Monomer asam nukleat nukleotida terdapat dalam 3 bentuk, yaitu

nukleosida monofosfat atau mononukleosida, nukleosida difosfat atau

dinukleosida, dan nukleosida trifosfat atau trinukleotida. Nukleotida tersebut

dapat berperan sebagai koenzim pada beberapa fungsi biokimia tubuh

organisme.

Koenzim adalah senyawa organik yang merupakan bagian sementara dari

enzim selama waktu berlangsungnya reaksi, fungsinya mengaktifkan aksi katalisis

enzim. Beberapa contoh nukleotida yang berperan sebagai koenzim, seperti

NAD+ (nikotinamid adenin dinokleotida), NADP+ (nikotinamid adenin dinokleotida

fosfat), FMN (flavin mononokleotida), FAD (flavin adenin dinokleotida) adalah

Transkripsi

mRNA

Translasi Ribosom

phe

5’ 3’

mRNA

asam amino

tRNA dengan asam amino yang melekat

polipeptida

ribosom

tRNA

Anti kodon

trp

Proses Translasi

koenzim pada proses dihidrogenase atau pelepasan atom hidrogen, pelepasan

CO2.

ADP (adenosin diphosphat), ATP (adenosen triphosphat), GTP (guanosin

triphosphat) disebut juga sebagai “uang” yang menyalurkan energi dari reaksi

yang menghasilkan energi ke semua reaksi yang membutuhkan energi dalam sel.

ADP juga sebagai substrat untuk fosforilasi oksidatif. ATP merupakan produk dari

fosforilasi oksidatif dan transduser biologik yang penting untuk memberikan energi

bebas. GTP adalah sumber energi bagi sintesa protein.

AMP (adenosin monophosphat) sebagai koenzim dalam berbagai fungsi

pengaturan intra sel, seperti pengaturan aktivitas protein kinase yang bergantung

pada cAMP (AMP siklik; asam 3',5'-siklit adenilat). GMP (guanosin monophosphat)

berperan sebagai sinyal intrasel atau second messenger yang dapat bekerja

secara antagonis terhadap cAMP.

Tabel 2. Sistem tata nama nukleotida

Nukleotida

Basa

Nukleosida

(Basa + pentosa)

Nukleosida

Monofosfat/ Mononukleosida

Nukleosida

Difosfat/ Dinukleosida

Nukleosida

Trifosfat/ Trinukleotida

Adenin (A)

Guanin (G)

Sitosin (C)

Urasil (U)

Adenin (A)

Guanin (G)

Adenosin

Guanosin

Sitidin

Uradin

Deoksiadenosin

Deoksiguanosin

Deoksisitidin

Deoksiatimidin

AMP

GMP

CMP

UMP

d AMP

dGMP

dCMP

dTMP

ADP

GDP

CDP

UDP

dADP

dGDP

dCDP

dTDP

ATP

GTP

CTP

UTP

dATP

dGTP

dCTP

dTTP

Sitosin (C)

Timin (T)

BAB III. Penutup

Asam nukleat adalah salah satu makromolekul dalam sel makhluk hidup

yang merupakan komponen penting dalam kehidupan. Struktur asam nukleat

merupakan suatu polimer yang mengandung nukleotida, terdiri atas gula

berkarbon 5 (pentosa), basa nitrogen purin (adenin dan guanin) dan pirimidin

(timin/urasil dan sitosin), dan gugus fosfat.

Asam nukleat pada organisme hidup terdapat dalam dua golongan

besar, yaitu Deoxyribonucleic acid (DNA) dan Ribonucleic acid (RNA) yang

berperan penting sebagai pengemban kode genetik dalam penunjang

pewarisan sifat-sifat dari generasi ke generasi, serta berperan dalam metabolisme

dan perkembangan individu karena merupakan templat atau cetakan untuk

sintesa protein. Peran yang lain dari asam nukleat sebagai koenzim pada

beberapa fungsi biokimia tubuh organisme.

DAFTAR PUSTAKA

Komball JW. 1983. Biologi. Jilid 1. Edisi kelima.Tjitrosomo SS, Sugiri N, penterjemah. Jakarta : Penerbit Erlangga.



Sugiri N. 1992. Biologi Sel. Volume I. Bogor: Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor.

Wirahadikusumah M. 1989. Biokimia. Protein, Enzim, dan Asam Nukleat. Bandung : Penerbit IPB.

MODUL IX

Judul : Enzim

BAB I. Pendahuluan

B. Latar Belakang

Pada sel hidup, terjadi ribuan reaksi kimia yang berlangsung secara sinkron.

Hampir semua reaksi tersebut membutuhkan suatu katalis yang merupakan

protein khas yang disebut dengan enzim. Diperkirakan sebuah sel rata-rata

mengandung sekitar 3000 macam enzim. Ketidakhadiran enzim menyebabkan

reaksi berlangsung jauh lebih lambat.

Enzim adalah katalisator organik (sebuah protein) yang dihasilkan sel-sel

hidup yang mempunyai kemampuan untuk meningkatkan kecepatan reaksi

kimia. Keistimewaan enzim sebagai katalis adalah daya katalitik sangat tinggi

(mempercepat reaksi 108 – 1020 kali), spesifitas terhadap substrat sangat tinggi,

tidak membentuk produk samping, dan bekerja pada kondisi (suhu, pH) yang

normal atau tidak ekstrim (“milk conditions”).

Enzim sebagai protein katalis merupakan agen kimia yang merubah

kecepatan reaksi tanpa ikut dalam reaksi dan tanpa berubah akibat reaksi

tersebut, akan tetapi dibuat tersedia berulangkali untuk melakukan katalisis reaksi

berikutnya. Sebagian enzim bersifat sangat spesifik, yaitu hanya mengkatalisis

suatu reaksi kimia tertentu atau spesifik pada substrat yang mengandung ikatan

kimia tertentu, misalnya urease hanya mengurai urea, atau lipase hanya

mengurai ester yang menghubungkan gliserol dengan asam lemak dari sejumlah

besar lemak. Akan tetapi ditemukan juga enzim tidak begitu spesifik dan akan

menguraikan beberapa zat yang masih ada kekerabatannya, seperti peroksidase

selain mengurai hidrogen peroksida juga menguraikan peroksida lainnya.

Pasteur pada tahun 1860 telah menunjukkan bahwa proses fermentasi

dikatalisis oleh enzim yang secara struktur terikat di dalam sel ragi. Ekstraksi enzim

pertama kali dilakukan oleh Buchner pada tahun 1897 pada enzim sel ragi yang

berfungsi dalam fermentasi alkohol. Enzim urease dari kacang-kacangan tertentu

telah diisolasi sebagai kristal murni pertama kali oleh Summer pada tahun 1926.

Kemudian Northrop dari tahun 1930 sampai 1936 melakukan hal yang sama pada

enzim pepsin, tripsin, kimotripsin. Kini telah ditemukan beberapa molekul RNA

yang memiliki sifat katalitik disebut ribozim. Sampai saat ini telah diindentifikasi

ribuan enzim, beberapa ratus diantaranya telah diisolasi atau dibuat kristal.

Sebagian besar enzim bertanggung jawab pada berbagai fungsi, seperti

pencernaan dalam saluran pencernaan, koagulasi darah, kontraksi otot,

metabolisme karbohidrat dan lemak, biosintesis asam nukleat.

C. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul enzim meliputi :

a. Struktur dan fungsi enzim

d. Penggolongan enzim

e. Enzim sebagai protein

f. Sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim

g. Kinetika reaksi enzim

h. Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim

D. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul ke-9 setelah mahasiswa memahami modul

logika molekul organisme hidup dan nutrisi ikan, karbohidrat, lipida, protein,

vitamin, mineral, dan asam nukleat serta sebelum mahasiswa mempelajari modul

terakhir, yaitu metabolisme energi.

E. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai asam nukleat adalah mahasiswa budidaya perairan mampu

menjelaskan struktur dan fungsi enzim, penggolongan enzim, enzim sebagai

protein, sisi aktif dan efisiensi katalitik enzim, kenetika reaksi enzim, dan faktor-

faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim


A. Struktur dan Fungsi Enzim

Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein, dan

aktivitas katalitiknya bergantung pada integritas strukturnya sebagai protein.

Enzim, seperti protein lainnya, mempunyai berat molekul yang berkisar dari sekitar

12.000 sampai lebih dari 1 juta. Oleh karena itu, enzim berukuran amat besar

dibandingkan dengan substrat atau gugus fungsional targetnya.

Beberapa enzim hanya terdiri atas polipeptida dan tidak mengandung

gugus kimiawi selain residu asam amino, contohnya enzim ribonuklease pankreas.

Namun demikian, sebagian besar enzim memerlukan tambahan komponen kimia

bagi aktivitasnya. Sehubungan dengan hal tersebut dikenal beberapa bagian

enzim, yaitu apoenzim adalah bagian protein suatu enzim yang memerlukan

kofaktor untuk aktivasi. Kofaktor adalah komponen (organik maupun anorganik)

berberat molekul rendah, tahan panas, yang diperlukan untuk aktivasi enzim,

meliputi koenzim dan gugus prostetik. Koenzim adalah kofaktor organik yang

diperlukan untuk kerja enzim sering berupa vitamin, beberapa contoh koenzim

disajikan pada Tabel 1. Gugus prostetik adalah ion logam yang diperlukan untuk

aktivitas enzim dan terikat kuat pada bagian protein suatu enzim (Tabel 2).

Holoenzim adalah enzim yang strukturnya sempurna dan bersifat aktif

mengkatalisis, bersama-sama dengan koenzim atau gugus logamnya.

Enzim adalah katalisator sejati. Molekul enzim meningkatkan dengan nyata

kecepatan reaksi kimia spesifik, dimana tanpa enzim berlangsung amat lambat.

Enzim mampu melakukan katalisis berdasarkan pengaruhnya pada energi aktivasi

yang dibutuhkan setiap reaksi kimia. Energi aktivasi adalah energi yang

dibutuhkan untuk memecah molekul senyawa reaktan (substrat). Peran enzim

disini untuk menurunkan batasan energi aktivasi yang dibutuhkan untuk memulai

reaksi.

Peran enzim sebagai katalisator, yaitu dalam proses kimia dan biokimia

dalam tubuh manusia, hewan, tumbuh-tumbuhan, mikroorganisme.

Pemanfaatan enzim dalam rekayasa genetik, seperti enzim retriksi, ligase, DNA

polimerase, RNAase, fosfatase; dalam industri sebagai katalis anorganik, obat-

obatan (kedokteran), pengolahan makanan dan minuman, analisis kimia, bahan

detergen.

Tabel 1. Koenzim yang diperlukan untuk kerja enzim

Vitamin Bentuk koenzim (bentuk aktif))

Jenis reaksi (proses) yang dilangsungkan

Tiamin

Riboflavin

Asam nikotinat

Asam pantotenat

Piridoksin

Biotin

Asam folat

Vitamin B12

Asam askorbat

Vitamin A

Vitamin D

Vitamin E

Vitamin K

Tiamin pirofosfat

FMN, FAD

NAD+ ,NADP+

Koenzim A

Piridoksal fosfat

Biositin

Asam tetrahidrofolat

Doksiadenosil kobalamin

Tidak diketahui

Retinal

1,25-dihidroksikole-kalsiferol

Tidak diketahui

Tidak diketahui

Dekarboksilasi asam α-keto

Reaksi redoks

Reaksi redoks

Transfer gugus asil

Transfer gugus amino

Transfer CO2

Transfer gugus 1-karbon

Pemindahan 1,2 hidrogen

Kofaktor pada reaksi hidroksilasi

Siklus penglihatan

Regulasi metabolisme Ca2+

Perlindungan lipida membran

Kofaktor pada reaksikarboksilasi

Tabel 2. Gugus prostetik (unsur anorganik)

Logam Enzim

Fe2+ atau Fe3+

Cu2+

Zn2+

Mg2+

Mn2+

K+

Ni2+

Mo

Se

Sitokrom oksidase

Katalase

Peroksidase

Sitokrom oksidase

DNA polimerase

Karbonan anhidrase

Alkohol dehidrogenase

Heksokinase

Glukosa 6-fosfatase

Arginase

Piruvat kinase

Urease

Nitrat reduktase

Glutation perosidase

B. Penggolongan Enzim

Enzim dapat diklasifikasikan berdasarkan reaksi yang dikatalisis, tempat

bekerjanya, biosintesisnya, fungsinya, dan komponen penyusunnya. Menurut

“Commission on enzymes of the international union of biochemistry” enzim

dikelompokkan berdasarkan reaksi biokimia yang dikatalisis dengan nomor kode

sebagai kunci (Tabel 3).

Tabel 3. Klasifikasi enzim secara Internasional berdasarkan reaksi yang dikatalisis

No. Kelas Jenis reaksi yang dikatalisis

1

2

3

4

5

6

Oksidoreduktase

Transferase

Hidrolase

Liase

Isomerase

ligase

Pemindahan elektron

Pemindahan gugus fungsional

Reaksi hidrolisis (pemindahan gugus fungsional ke air)

Penambahan gugus ikatan ganda dan sebaliknya

Pemindahan gugus di dalam molekul, menghasilkan bentuk isomer

Pembentukan ikatan C—C, C—S, C—O, C—N oleh reaksi kondensasi yang terkait dengan penguraian ATP

Sebagai contoh, yaitu :

Kelas 1 oksidoreduktase

Subkelas : 1. bekerja pada gugus CH—OH (substrat donor)

2. gugus aldehid

3. gugus CH—CH

4. gugus CH—NH (amina primer)

5. gugus CH—NH- (amina 2°)

6. g NADH/NADPH

7. dst

Sub subkelas : 1. NAD+ atau NADP+ sebagai penerima

2. sitokrom

3. oksigen

dst. Senyawa penerima lainnya

Berdasarkan tempat bekerja enzim dapat diklasifikasikan dalam :

1. Endoenzim, yaitu enzim yang menghidrolisis atau memecah dari bagian

tengah makromolekul. Contohnya adalah enzim α amilase yang memecah

ikatan glikosida α 1-4 endoglukosidase.

2. Eksoenzim, yaitu enzim yang menghidrolisis atau memecah dari bagian ujung

makromolekul. Contohnya adalah ß-amilase yang memecah ikatan glikosida

α 1-4 eksoglukosidase.

Berdasarkan biosintesisnya enzim dapat diklasifikasikan dalam :

1. Enzim konstitutif adalah enzim yang diproduksi setiap saat. Contohnya adalah

enzim yang umumnya berperan dalam metabolisme.

2. Enzim induktif adalah enzim yang dikeluarkan apabila ada inducer.

Contohnya adalah enzim pencernaan.

Enzim berdasarkan fungsinya, seperti enzim pencernaan (amilase, lipase,

pepsin, tripsin), enzim metabolisme (glukosa oksidase, glukose-6-fosfatase, piruvat

dehidrogenase), enzim yang berperan dalam sintesa protein (RNA polimerase),

dan sebagainya.

C. Enzim sebagai Protein

Enzim adalah protein. Oleh karena itu, kemampuan untuk mengkatalisis

sangat berkaitan dengan struktur molekulnya. Enzim yang dididihkan dengan

asam kuat atau diinkubasi dengan tripsin, yaitu perlakuan yang memotong rantai

peptida, aktivitas katalitiknya akan hancur. Hal ini memperlihatkan bahwa

struktur kerangka primer protein enzim dibutuhkan untuk aktivitasnya. Selanjutnya,

jika mengubah berlipatnya rantai protein yang khas dari suatu protein enzim oleh

panas, oleh perlakuan pH yang jauh menyimpang dari keadaan normal, atau

oleh perlakuan dengan senyawa perusak lainnya, aktivitas katalitik enzim juga

akan lenyap. Jadi struktur primer, sekunder, tersier, maupun kuarterner protein

enzim sangat penting bagi aktivitas katalitiknya.

Rantai samping bermuatan dari asam amino tertentu membentuk ikatan

elektrostatik satu sama lain dan dengan ion molekul air sekelilingnya. Interaksi ini

sebagian ikut membentuk struktur tersier dan kuarterner protein. Rantai samping

suatu asam amino tertentu seperti asam aspartat dan asam glutamat bermuatan

atau tidak, sebagian ditentukan oleh pH dari lingkungan protein.

Rantai samping berkatup dari beberapa asam amino (tempat aktif)

disamping berperan dalam menjaga struktur tersier dan kuarterner molekul yang

spesifik, dapat pula terlibat dalam pengikatan substrat pada enzim. Oleh karena

itu, menyebabkankan tekanan ikatan ke dalam molekul substrat. Akibatnya

sebagian besar enzim hanya dapat bekerja dalam kisaran pH yang sempit dan

mempunyai pH optimum. pH yang ekstrim menyebabkan aktivitas enzim turun

atau bahkan lenyap karena konfigurasi protein berubah.

Aktivitas enzim terkait dengan strukturnya sebagai protein selain

dipengaruhi pH juga sangat dipengaruhi oleh suhu. Di atas atau di bawah suhu

optimum, aktivitas enzim menurun dan bahkan hilang oleh perubahan struktur

enzim atau terdenaturasi. Sebagian enzim mengalami denaturasi yang

irreversibel pada suhu 55 - 65°C selama beberapa waktu. Pada suhu -196°C

enzim masih hidup tetapi aktivitasnya hampir berhenti.

D. Sisi Aktif dan Efisiensi Katalitik Enzim

Molekul substrat yang khas diikat pada bagian tertentu dari enzim yang

disebut dengan sisi aktif. Sisi aktif suatu enzim dibentuk oleh sejumlah residu asam

amino yang cabang sampingnya mempunyai dua peranan. Pertama berguna

untuk menarik dan mengorientasikan substrat dengan cara yang khas pada sisi

aktif tersebut (asam amino demikian disebut residu kontrol yang menyebabkan

kespesifikan substrat). Kedua ikut serta dalam pembentukan ikatan sementara

dengan molekul substrat, ikatan yang membuat substrat bermuatan,

memasukkan tekanan dalam ikatan tertentu, dan memulai terjadinya perubahan

katalitik (asam amino tersebut disebut residu katalitik).

Gambar 1. Siklus katalitik oleh enzim

Residu katalitik dan residu kontrol yang membentuk sisi aktif dapat berada

di bagian struktur primer yang terpisar jauh. Namun demikian, karena melipatnya

rantai polipeptida yang distabilkan, tempat-tempat tersebut terletak berdekatan

dan sesuai. Contohnya pada enzim lisozim asam amino yang membentuk sisi

aktif terpisah jauh dalam struktur primer. Ikatan yang terjadi antara substrat

dengan rantai samping asam amino dalam membentuk sisi aktif dapat kovalen

atau nonkovalen. Interaksi antara enzim dan substrat seperti model gembok dan

kunci disajikan pada Gambar 1, dimana enzim dan substrat mempunyai bentuk

yang komplementer.

Enzim sebagai katalisator yang mempercepat reaksi, tetapi tidak ikut

dalam reaksi. Hal ini demikian, dalam katalisis enzim mempunyai dua mekanisme

dasar. Pertama adalah keberadaan enzim yang meningkatkan kemungkinan

jenis-jenis molekul yang secara potensial akan bereaksi dan bertemu dalam

orientasi yang diperlukan dalam ruang. Hal ini terjadi karena enzim mempunyai

afinitas yang tinggi terhadap substrat, yang membuat ikatan sementara dengan

enzim

Sisi aktif

Substrat

Ex. sukrosa

ikatan

H2O

Substrat mengikat enzim, menjadi komplek enzim-substrat

Ikatan dari substrat dan enzim menyebabkan ikatan sukrosa terlepas menjadi glukosa fruktusa

glukosa

fruktosa

substrat tersebut. Kedua terjadinya ikatan sementara (sebagian besar non

kovalen, seperti ikatan hidrogen, ikatan ion) antara enzim dan substrat yang

menyebabkan suatu redistribusi elektron dalam molekul substrat. Redistribusi

tersebut menyebabkan adanya tekanan pada ikatan kovalen spesifik dalam

substrat yang akhirnya mengakibatkan pemutusan ikatan. Terjadinya tekanan

pada ikatan dalam suatu substrat karena asosiasi dengan enzim yang disebut

dengan pengaktifan substrat.

Enzim terikat pada satu atau lebih zat-zat yang bereaksi. Dengan

demikian, enzim menurunkan barier energi (jumlah energi aktivasi yang

diperlukan) dari reaksi, sehingga reaksi dapat berlangsung dengan cepat.

Katalisator menurunkan pembatas energi aktivasi reaksi kimia, tanpa mengubah

keseluruhan perubahan energi bebas reaksi atau letak keseimbangan akhir.

Pada puncak pembatas energi aktivasi, terjadi keadaan transisi. Energi aktivasi

suatu reaksi adalah jumlah energi dalam kalori yang diperlukan untuk membawa

semua molekul pada 1 mol senyawa pada suhu tertentu menuju tingkat transisi

pada puncak batas energi. Pada tahap ini, terdapat peluang yang sama bagi

molekul-molekul tersebut untuk mengalami reaksi, membentuk produk, atau untuk

kembali menuju kumpulan molekul awal yang tidak reaktif. Kecepatan setiap

reaksi sebanding dengan konsentrasi senyawa pada keadaan transisi. Reaksi

katalitik yang dilakukan enzim dapat dilihat pada Gambar 2.

Enzim meningkatkan kecepatan reaksi yang dikatalisis sebesar 108 – 1020.

Enzim menimbulkan tenaga katalitik yang demikian besar pada keadaan suhu

dan pH yang demikian biasa. Terdapat empat faktor utama yang mempercepat

kecepatan reaksi kimiawi yang dikatalisis oleh enzim, yaitu letak dan oreitasi

substrat dalam hubungannya dengan gugus katalitik, tegangan dan berubahnya

ikatan objek oleh dorongan penempatan enzim, katalisator umum asam-basa,

dan katalisator kovalen.

i. Kinetika reaksi enzim

Analisa kuantitatif kinetika reaksi enzim dapat dilakukan dengan dua asas

pendekatan, yaitu asas keseimbangan dan asas teori keadaan tunak (steady

state theory).

1. Pendekatan dengan asas teori keadaan tunak (steady state theory)

Bagi banyak enzim laju katalisis berubah sesuai dengan konsentrasi substrat

[S]. V didefinisikan sebagai jumlah mol produk yang terbentuk tiap detik. Pada

suatu konsentrasi tertentu enzim, V boleh dikatakan berbanding lurus dengan [S}

bila [S] kecil. Pada [S] yang besar V boleh dikatakan tidak tergantung lagi pada

[S]. Pada tahun 1913, Leonor Michaelis dan Maud Menten mengajukan suatu

model yang sederhana untuk menjelaskan ciri-ciri seperti ini. Suatu hal yang

Ener

gi b

ebas

Perkembangan reaksi

Awal

Akhir

Dengan katalisis

tanpa katalisis

Keterangan

Ea : energi

aktivasi

Ea

Ea

G

Gambar 2. Reaksi katalitik yang dilakukan oleh enzim

sangat penting dalam model tersebut ialah bahwa suatu kompleks ES diperlukan

sebagai senyawa antara pada proses katalisis. Model tersebut adalah :

k1 k3

E + S ↔ ES → E + P (1)

k2

Enzim E berikatan dengan S membentuk kompleks ES dengan suatu tetapan kecepatan k1.

Kompleks ES mempunyai dua kemungkinan, terurai kembali menjadi E + S dengan suatu

tetapan kecepatan k2, atau melanjutkan reaksi membentuk produk P, dengan tetapan

kecepatan k3, dianggap pula, bahwa tidak tidak ada produk yang diubah kembali menjadi

substrat awal. Keadaan pada tahap awal reaksi, sebelum konsentrasi produk menjadi cukup

besar.

Perumusan yang menghubungkan laju katalisis dengan konsentrasi substrat dan

enzim dan dengan laju tiap langkah reaksi. Titik tolak yang digunakan ialah bahwa laju

katalisis sama dengan hasil perkalian konsentrasi kompleks ES dengan k3.

V = k3 [ES] (2) [ES] ini haruslah dinyatakan dalam suatu jumlah yang telah diketahui. Laju pembentukan

dan laju pemecahan ES diketahui dari

Laju pembentukan ES = k1 [E][S] (3) Laju pemecahan ES = (k2 + k3) [ES] atau ES = k2 [ES] + k3 [P] (4) Dalam keadaan tak berubah, konsentrasi zat antara ES tidak berubah, sedangkan

konsentrasi senyawa awal dan konsentrasi produk berubah. Ini terjadi bila laju

pembentukkan kompleks ES sama dengan laju penguraian ES menjadi P dan E.

Dalam keadaan tunak, bertambahnya ES per satuan waktu adalah nol, jadi

d[ES] = 0 = k1 [E] [S] – (k2 [ES] + k3 [P]) dt Apabila harga[E] = [E]o – [ES] dan [P] = [ES], diperoleh

k1([E]0 - [ES] [S] = (k2 + k3)[ES] k1

[E]0 [S] – k1[ES] [S] = (k2 + k3)[ES] (5)

Dari persamaan 5 ini, [ES] dapat dihitung k1 [E]o [S] [ES] = (6) k1 [S] + (k2 + k3) Bila pembilang dan penyebut dibagi dengan k1 maka 1/k1(k1 [E]o [S]) [ES] = 1/k1(k1[S] + (k2 + k3)) [E]o [S] [ES] = 1/k1(k1 [S]) + 1/k1(k2 + k3) [E]o [S] [ES] = [S] + 1/k1 (k2 + k3) [E]o [S] [ES] = (7) [S] + (k2 + k3)/k1 karena k2 + k3

k1 menunjukkan konstanta keseimbangan dari disosiasi ES, maka k2 + k3 KM = (8) k1 KM adalah tetapan Michaelis-Menten Bila persamaan 8 dimasukkan ke dalam persamaan 7, diperoleh [E]o [S] [ES] = (9) [S] + KM Bila persamaan ini dimasukkan ke dalam persamaan 2 untuk menggantikan faktor [ES],

diperoleh

[S] V = k3 [E]o (10)

[S] + KM 2. Pendekatan dengan asas keseimbangan Konstanta disosiasi : [E] [S] KM = (11) (ES) [E], [S] dan [ES] adalah konsentrasi dalam keadaan keseimbanganm masing-masing E, S dan ES. Jika konsentrasi enzim semula adalah [E]o maka konsentrasi enzim bebas yaitu : [E] = [E]o - [ES] = [E]o – [P] (12) [ES] = konsentrasi enzim yang berikatan dengan substrat, yang juga sama dengan konsentrasi produk [P]. Bila persamaan ini dimasukkan ke dalam persamaan 11, maka ([E]o – [P]) [S] ([E]o – [P]) [S] KM = KM = (13) [P] [ES] Analisis lebih lanjut : KM [ES] = [E]o [S] - [ES] [S] [ES] = ( [E]o - [ES] ) [S] / KM (14) Bila [ES] pada persamaan 14 dikumpulkan pada ruas kiri persamaan, diperoleh [ES] = ([E]o [S]/KM) - ([ES] [S] / KM) ([ES] + [ES] [S]) / KM = [E]o [S]/KM [ES] [S]) KM ([E]o [S] KM [ES] KM + =

KM KM [ES]KM + [ES] [S] = [E]o [S] (KM + [S]) [ES] = [E]o [S] [E]o [S] [ES] =

[S] + KM

[S]

[ES] = [Eo] (15) [S] + KM atau

[S]/KM [ES] = [Eo] [S] + KM/KM

[S] / KM [ES] = [Eo] (16) 1 + [S] / KM Bila persamaan ini dimasukkan ke dalam persamaan 2 untuk menggantikan faktor [ES],

diperoleh

[S]

V = k3 [Eo] (17) [S] + KM

Sampai pada persamaan (17) hasil analisis dengan kedua cara pendekatan tersebut di atas

adalah sama, menghasilkan persamaan yang sama untuk hubungan antara laju reaksi enzim

dan konsentrasi substrat.

Kecepatan maksimum Vmaks, dicapai bila seluruh situs katalitik enzim jenuh substrat,

artinya, bila [S] jauh lebih besar dari pada KM. Akibatnya, [S] / [S] + KM) mendekati 1,

sehingga

Vmaks = k3 [E]o (18) Bila persamaan 18 dimasukkan ke dalam persamaan 13, diperoleh persamaan Michaelis-

Menten

[S]

V = Vmaks (19) [S] + KM

Persamaan ini memperjelas data kinetik yang tampak pada gambar 1. Pada

konsentrasi substrat yang sangat rendah, bila [S] jauh lebih kecil dari pada KM, V = [S]

Vmaks / KM. Ini berarti, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi substrat. Bila

konsentrasi substrat tinggi, [S] jauh lebih besar dari pada KM, sehingga V= Vmaks, artinya,

laju reaksi maksimum dan tidak tergantung lagi pada konsentrasi substrat,

Dari persamaan 19, arti KM menjadi jelas. Bila [S] = KM, maka

V = Vmaks / 2. Jadi KM konsentrasi substrat yang menyebabkan kecepatan reaksi sama

dengan separuh kecepatan maksimum. Satuan KM adalah mol per liter.

Gambar 3. Diagram kecepatan reaksi V sebagai fungsi dari konsentrasi substrat [S] untuk

suatu enzim yang tunduk akan kinetika Michaelis-Menten (Vmaks adalah kecepatan maksimum dan KM adalah tetapan Michaelis)

E. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim

Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim adalah suhu dan pH,

konsentrasi enzim dan substrat, konsentrasi inhibitor, modulator

(aktivator/represor), dan waktu.

1. Suhu dan pH

Suhu dan pH faktor penting yang mempengaruhi aktivitas enzim. Hal ini

erat kaitannya dengan struktur molekul enzim adalahkarena protein. Aktivitas

enzim meningkat sejalan dengan peningkatan suhu lingkungan karena

tumbukan antara substrat dengan sisi aktif meningkat seiring dengan

meningkatnya pergerakan molekul. Akan tetapi, kemampuan kerja enzim akan

menurun diatas suhu tertentu. Hal ini disebabkan oleh panas mengganggu

ikatan hidrogen, ion, dan berbagai ikatan yang menstabilkan bentuk aktif enzim

sehingga enzim mengalami proses denaturasi. Setiap enzim mempunyai suhu

dan pH optimum kecepatan reaksi mencapai titik tertinggi, jumlah molekul yang

berikatan dengan sisi aktif mencapai titik tertinggi tanpa terjadi proses denaturasi

protein enzim. Sebagai contoh aktivitas enzim pepsin maksimal pada pH 1,5 – 2

dan suhu 25oC, sedangkan tripsin pada pH 7,7 pada suhu yang sama. Enzim

urease pada pH 8 dan suhu 20oC mempercepat kecepatan hidrolisis urea sampai

1014 kali. Pada Gambar 4 disajikan pengaruh suhu dan pH pada laju reaksi yang

dikatalisis oleh enzim.

Gambar `4. Pengaruh suhu dan pH pada aktivitas enzim

2. Konsentrasi enzim dan substrat

Aktivitas enzim dalam mengkatalisis substrat meningkat dengan

meningkatnya konsentrasi enzim dan substrat. Namun konsentrasi enzim dan

substrat ada batasnya dalam meningkatkan aktivitas enzim dalam proses

katalitik. Pada waktu tertentu (Gambar 5A) seperti yang ditunjukkan pada t1 -

peningkatan konsentrasi enzim (E1, E2, E3) menyebabkan peningkatan secara

proporsional jumlah substrat yang ditransformasikan. Sebaliknya pada t2,

konsentrasi enzim meningkatkan jumlah substrat yang ditransformasikan tetapi

sudah tidak proporsional lagi. Jadi pada batas waktu tertentu kecepatan awal

reaksi merupakan fungsi dari konsentrasi enzim. Konsentrasi enzim juga sangat

erat kaitannya dengan lama waktu yang diperlukan untuk melakukan katalisis.

Makin tinggi konsentrasi enzim maka akan semakin pendek waktu yang

diperlukan untuk menghasilkan produk dengan konsentrasi substrat yang sama

sampai suatu batas konsentrasi enzim tertentu.

Konsentrasi enzim yang dipertahankan tetap dan konsentasi substrat

dibuat bervariasi (Gambar 5B), maka kecepatan reaksi akan meningkat dengan

cepat. Konsentrasi substrat yang terus ditingkatkan maka peningkatan substrat di

atas maksimum yang spesifik bagi suatu enzim akan menyebabkan menurunnya

aktivitas enzim tersebut, atau dengan kata lain aktivitas enzim dapat dihambat

oleh meningkatnya kuantitas substrat.

Gambar 5. Pengaruh konsentrasi enzim (A) dan konsentasi substrat (B) pada aktivitas enzim

3. Konsentrasi inhibitor

Senyawa kimia tertentu memeliki kemampuan untuk menghambat kerja

sebagian enzim. Jika senyawa ini berikatan dengan ikatan kovalen pada enzim

maka inhibisi (proses penghambatan kerja) ini bersifat permanen atau tidak

dapat dihilangkan. Beberapa inhibitor yang tidak terlalu kuat memiliki

kemampuan mengubah bentuk molekulnya sehingga menyerupai substrat dan

bersaing dengan substrat untuk berikatan pada sisi aktif enzim. Senyawa ini

dikenal sebagai inhibitor kompetetif (competitive inhibitor). Proses

penghambatan ini dapat diatasi dengan meningkatkan konsentrasi substrat.

Contohnya pada kerja enzim dehidrogenase suksinat dihambat oleh anion

suksinat, oksaloasetat

Inhibitor lainnya dikenal dengan istilah inhibitor non kompetitif (non

competitive inhibitor). Inhibitor ini tidak bersaing dengan substrat untuk berikatan

pada sisi aktif enzim melainkan berikatan dengan enzim dan mengubah bentuk

t0 t1 t3 waktu

Jum

lah

subs

trat y

ang

di

trans

form

asi

E3

E1

E2

1x 2

x 3x

A B

V

V2

molekul enzimnya. Kondisi ini menyebabkan terjadi perubahan sisi aktif sehingga

enzim tidak dapat menggunakan sisi aktifnya untuk berikatan dengan substrat.

Contohnya enzim dehidratase L-treonin oleh L-isoleusin.

4. Modulator (aktivator/represor)

Kerja enzim dikendalikan oleh suatu mekanisme pengaturan aktivitas

enzim yang merupakan perpaduan antara mekanisme katalitik dan proses-proses

lainnya. Pengatur atau dikenal sebagai modulator bekerja baik sebagai aktivator

ataupun sebagai represor atau penghambat. Keberadaan aktivator dapat

meningkatkan afinitas enzim pada substratnya, sehingga menyebabkan

menurunnya aktivitas enzim.

Senyawa yang berperan sebagai modulator seperti kofaktor, yaitu ion

atau molekul yang membantu kerja enzim. Modulator lainnya adalah enzim

regulatori (enzim pengatur), yaitu enzim pemacu yang menentukan kecepatan

keseluruhan urutan reaksi, karena enzim ini mengkatalisis tahap yang paling

lambat atau tahap penentu kecepatan. Disamping mempunyai fungsi katalitik,

enzim ini juga mampu meningkatkan atau menurunkan aktivitas katalitik sebagai

respon pada isyarat tertentu. Spesifisitas atau kekhususan dalam hal kecocokan

antara molekul substrat dan situs aktif enzim, maka terikatnya aktivator atau

penghambat pada enzim tersebut haruslah pada situs yang bukan situs katalitik.

Enzim pengatur mempunyai dua atau lebih situs pengikat, dan paling tidak salah

satu diantaranya bersifat spesifik dan katalitik bagi substratnya.

Enzim regulatori aktivitasnya diatur melalui berbagai jenis isyarat molekular.

Terdapat dua golongan utama enzim pengatur, yaitu enzim alosterik atau

pengatur bukan kovalen dan enzim pengatur kovalen. Enzim alosterik

mempunyai situs pada molekul enzim tempat efektor (penghambat atau

aktivator) bereaksi berbeda dari situs katalitik. Jadi situs alosterik adalah situs yang

mengatur aktivitas enzim. Enzim Dehidratase treonin merupakan golongan yang

khas dari enzim alosterik yang berfungsi melalui pengikatan non kovalen dan

dapat balik dalam molekul pengatur. Enzim Dehidratase treonin bekerja pada

sistem enzim bakteri yang mengkatalisis perubahan L-treonin menjadi L-isoleusin.

Golongan enzim pengatur kovalen, yaitu diatur melalui interkonversi bentuk aktif

dan tidak aktifnya oleh modifikasi kovalen molekul enzim. Contohnya enzim

pengatur fosforilase glikogen pada otot dan hati yang mengkatalisis reaksi

pembentukan glukosa 1-fosfat dari substrat glikogen.

5. Waktu

Waktu yang dibutuhkan oleh enzim untuk melakukan proses katalisis

partial/sempurna pada substrat sangat terkait dengan konsentrasi enzim dan

substrat. Semakin tinggi konsentrasi substrat, lama waktu yang dibutuhkan

semakin besar. Namun demikian pada konsentrasi substrat yang sama

peningkatan konsentrasi enzim dapat mempersingkat waktu yang dibutuh oleh

enzim untuk melakukan katalisis, sampai batas konsentrasi enzim dan substrat

tertentu tertentu.

BAB III. Penutup

Setiap sel terdapat ribuan enzim yang berbeda-beda yang secara khusus

mengkatalisis semua kegiatan kimiawi esensial suatu sel. Enzim adalah protein,

sebagian besar perlu bantuan koenzim dan kofaktor untuk menjadi aktif. Enzim

dapat diklasifikasikan berdasarkan reaksi yang dikatalisis, tempat bekerjanya,

biosintesisnya, fungsinya, dan komponen penyusunnya.

Enzim adalah katalisator sejati. Keistimewaan enzim sebagai katalis adalah

daya katalitik sangat tinggi (mempercepat reaksi 108 – 1020 kali), spesifitas

terhadap substrat sangat tinggi, tidak membentuk produk samping, dan bekerja

pada kondisi (suhu, pH) yang normal atau tidak ekstrim (“milk conditions”).

Aktivitas enzim pada substratnya terjadi pada sisi atau situs aktif pada

bagian permukaan enzim. Proses ini menurunkan energi aktivasi pada suatu

reaksi kimiawi dan memungkinkannya berlangsung pada laju yang cepat.

Beberapa faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim adalah suhu dan pH, hal

berhubungan dengan struktur enzim sebagai protein, konsentrasi enzim dan

substrat, konsentrasi inhibitor, modulator (aktivator/represor), dan waktu.

DAFTAR PUSTAKA





Wirahadikusumah M. 1989. Biokimia. Protein, Enzim, dan Asam Nukleat. Bandung : Penerbit IPB.

MODUL X

Judul : Metabolisme Energi

BAB I. Pendahuluan

C. Latar Belakang

Semua sel mengekstraksi energi dari lingkungannya dan mengkonversi

bahan makanan menjadi komponen-komponen sel melalui jaringan reaksi kimia

yang terintegrasi sangat rapi yang disebut dengan metabolisme. Metabolisme

segala proses reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup, sedangkan

energi adalah kemampuan untuk melakukan aktivitas. Jadi metabolisme energi

adalah penggunaan energi dalam proses reaksi kimia pada suatu sistem

lingkungan untuk produksi dan respirasi dalam suatu unit areal dan waktu

tertentu.

Energi kimia dapat diubah menjadi panas, listrik, energi cahaya, atau

energi osmotik. Energi cahaya dapat diubah menjadi energi listrik atau energi

kimia. Energi listrik dapat pula diubah menjadi energi kimia. Berarti bahwa suatu

bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi yang lain atau dikenal

dengan proses transformasi energi. Pemahaman tentang transformasi energi

dipelajari dalam bioenergetika. Ilmu ini memberikan prinsip dasar untuk

menjelaskan mengapa sebagian reaksi dapat terjadi, dan sebagian yang lain

tidak. Bahan bakar yang sesuai dan diperlukan untuk memberikan energi yang

memungkinkan organisme untuk melaksanakan berbagai proses normal dalam

tubuhnya. Bagaimana organisme memperoleh energi dari makanannya

merupakan pemahaman pada nutrisi dan metabolisme normal.

D. Ruang Lingkup Isi

Materi yang akan dibahas dalam modul metabolisme energi meliputi :

a. Konsep bioenergetika

j. Anabolisme dan katabolisme

k. Tahapan pembentukan energi dari makanan

l. Energi bebas dan perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik

m. Senyawa-senyawa berenergi tinggi

n. Pengontrolan metabolisme

E. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul terakhir dalam mata kuliah Biokimia Nutrisi.

Modul metabolisme energi diberikan setelah mahasiswa memahami modul logika

molekul organisme hidup dan nutrisi ikan, karbohidrat, lipida, protein, vitamin,

mineral, asam nukleat, dan enzim, serta sebelum mahasiswa mempelajari modul

terakhir, yaitu metabolisme energi.

F. Sasaran Pembelajaran Modul


mengenai metabolisme energi adalah mahasiswa budidaya perairan mampu

menjelaskan konsep bioenergetika, anabolisme dan katabolisme, tahapan

pembentukan energi dari makanan, energi bebas dan perangkaian reaksi

eksegonik dengan endergonik, senyawa-senyawa berenergi tinggi, dan

pengontrolan metabolisme.


A. Konsep Bioenergetika

Bioenergetika merupakan studi tentang transformasi energi atau aliran

perpindahan energi yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup. Bioenergetika

disebut juga termodinamika biokimia yang merupakan ilmu pengetahuan

tentang perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia.

Semua sel hidup dibekali dengan peralatan hidupnya dalam bentuk

perangkat yang kompleks dan sangat efisien dalam melakukan transformasi

energi. Perangkat-perangkat ini berdimensi molekul. Satu sel mungkin memiliki

beberapa atau banyak macam sistem transformasi energi seluler. Satuan-satuan

dasarnya berupa molekul-molekul enzim yang mampu bekerja secara khas

dalam mengkatalisis reaksi-reaksi kimia dalam sel.

Bioenergetika mengikuti kaidah umum termodinamika yang merupakan

cabang ilmu fisika yang membahas tentang energi dan transformasinya. Kaidah

pertama termodinamika menyatakan bahwa total energi sebuah sistem,

termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Kaidah ini merupakan hukum

penyimpanan energi. Hal ini berartinya bahwa dalam keseluruhan sistem tersebut

tidak ada energi yang hilang ataupun yang diperoleh pada saat terjadinya

perubahan. Akan tetapi, energi dalam keseluruhan sistem dapat dialihkan dari

satu bagian sistem ke bagian lain atau ditranformasikan menjadi bentuk energi

lainnya. Sebagai contoh, energi kimia menjadi energi panas, listrik, pancaran

atau mekanis,

Kaidah kedua termodinamika menyatakan bahwa entropi total sebuah

sistem harus meningkat bila suatu proses berlangsung spontan. Entropi

menggambarkan taraf kelainan atau keteracakan sistem dan akan mencapai

taraf maksimal dalam sebuah sistem ketika ketika keseimbangan sebenarnya

tercapai.

Perjalanan energi di alam hayati mengalami tranformasi dalam tiga

tahapan pokok. Tahap pertama adalah fotosintesis, yang hakikinya adalah

penambatan energi radiasi matahari oleh pigmen khlorofil di dedaunan, serta

transformasinya menjadi energi kimia yang dimanfaatkan untuk membentuk

karbohidrat serta molekul zat makanan lainnya dari CO2 dan H2O. Tahap pokok

kedua ialah proses respirasi yang melakukan transformasi energi karbohidrat serta

molekul makanan menjadi energi lain yang lebih cocok untuk dimanfaatkan

dalam sel-sel makhluk hidup. Tahap ketiga adalah mengubah energi yang

diperoleh dari oksidasi molekul makanan menjadi energi kerja. Baik berupa kerja

mekanis seperti kontraksi otot, kerja listrik atau osmotik, pertumbuhan. Setelah

kerja atau fungsi tersebut selesai maka akhirnya energinya akan lenyap tersebar

ke lingkungan. Salah satu konversi energi dalam kehidupan yang hebat adalah

konversi energi kimia ATP menjadi energi mekanik untuk kontraksi otot secara

langsung (Gambar 1).

B. Anabolisme dan Katabolisme

Metabolisme dapat dikatakan juga sebagai proses yang dilakukan sel

untuk mengatur sumberdaya materi dan energi yang dimilikinya. Dalam

prosesnya, sel melakukan berbagai reaksi kimia dalam berbagai jalur yang

mengubah molekul melalui beberapa tahapan.

Terdapat dua macam jalur yang dimiliki sel, yaitu jalur anabolik atau

anabolisme dan jalur katabolik atau katabolisme. Anabolisme adalah proses

yang memerlukan energi untuk membentu senyawa-senyawa kompleks dari

senyawa sederhana. Merupakan reaksi reduksi atau penyimpanan energi

(endorgenik), bila dalam bentuk panas disebut endoterm. Sebagai contoh, yaitu

sintesa protein.

Katabolisme adalah proses memecah senyawa kompleks menjadi

senyawa sederhana dengan melepaskan energi. Merupakan reaksi oksidasi atau

pelepasan energi (eksogenik), bila berupa panas disebut eksoterm. Sebagai

contoh, yaitu Reaksi respirasi aerobik.

F. Tahapan Pembentukan Energi dari Makanan

Tahapan pembentukan energi dari oksidari bahan makanan oleh Han

Krebs digambarkan dalam tiga tahap (Gambar 2). Pada tahap pertama,

molekul-molekul makanan yang besar dipecah menjadi unit-unit yang lebih kecil.

Gerakan Transpor aktif,

Biosintesis, Amplifikasi sinyal

Fotosintesis atau

oksidasi molekul-molekul

Gambar 1. Daur ATP-ADP adalah cara dasar pertukaran energi pada sistem biologi

ADP

ATP

Protein dihidrolisis menjadi 20 macam asam amino, polisakarida dihidrolisis

menjadi gula sederhan, seperti glukosa, dan lemak dihidrolisis menjadi gliserol dan

asam lemak. Tidak energi yang berguna dibentuk disini.

Pada tahap kedua, molekul-molekul kecil yang banyak macam ini

dipecah menjadi beberapa unit sederhana yang memainkan peran utama pada

metabolisme. Ternyata, sebagian besar diantaranya gula, asam lemak, gliserol,

dan beberapa asam amino dikonversi menjadi unit asetil dari asetil KoA.

Sejumlah ATP dihasilkan pada tahap ini, tetapi jumlahnya kecil dibandingkan

dengan yang diperoleh dari oksidasi lengkap unit asetil dari asetil KoA.

Tahap ketiga terdiri atas daur asam sitrat dan fosforilasi oksidatif, yang

merupakan jalur akhir bersama oksidasi molekul bahan bakar. Asetil KoA

membawa unit-unit asetil ke dalam daur ini, tempat unit-unit ini dioksidasi lengkap

menjadi CO2. Empat pasang elektron dipindahkan (tiga ke NAD+ dan satu ke

FAD) untuk setiap gugus asetil yang dioksidasi. Kemudian, ATP dihasilkan selama

elektron mengalir dari bentuk-bentuk tereduksi, NAD+ dan FAD ke O2 pada proses

yang disebut fosforilasi oksidatif. Lebih dari 90% ATP yang dihasilkan pada

pemecahan bahan makanan terbentuk pada tahap ketiga ini.

LEMAK POLISAKARIDA PROTEIN

Asam lemak dan gliserol

Glukosa dan gula lainnya

Asam amino

Asetil KoA

Daur asam sitrat

KoA

2CO2

e¯ Fosforilasi

oksidatif

O2

ADP ATP

Tahap

I

Tahap

II

Tahap

III

G. Energi Bebas dan Perangkaian Reaksi Eksergonik dengan Endergonik

Konsep termodinamika yang paling berharga untuk memahami bioenergetika

adalah energi bebas. Energi bebas merupakan energi yang berguna dalam

sebuah sistem, mempertahan makhluk hidup pada status yang jauh dari

seimbang, dan dapat diperoleh dari lingkungan. Pada sistem kimia dikenal

dengan istilah potensial kimia

Makhluk hidup memerlukan energi bebas untuk tiga tujuan utama, yaitu

pelaksanaan kerja mekanis, kontraksi otot, dan gerakan sel lainnya, transpor aktif

molekul-molekul dan ion-ion, dan sintesis makromolekul dan biomolekul lainnya

dari zat mula yang sederhana. Untuk mempertahankan proses kehidupan

tersebut, makhluk hidup harus memperoleh pasokan energi bebas dari

lingkungannga. Organisme autotrofik merangkaikan metabolismenya dengan

proses eksergonik sederhana tertentu dalam lingkungan sekitar, misalnya

tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya matahari, dan sebagian bakteri

autotrofik menggunakan reaksi Fe2+ Fe3+. Sebaliknya organisme heterotrofik

memperoleh energi bebas melalui perangkaian metabolismenya denga

pemecahan molekol organik kompleks dalam lingkungannya. Pada semua

proses ini, ATP memain peranan sentral dalam pengalihan energi bebas dari

proses eksergonik ke proses endergonik.

Perubahan energi bebas (∆G) merupakan bagian dari total perubahan

energi dalam sebuah sistem yang tersedia untuk melakukan pekerjaan. Pada

sistem non biologis dapat meggunakan energi panas untuk melakukan kerja.

Adapun pada sistem biologis yang bersifat isotermik meggunakan energi kimia

untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

Pada kondisi suhu dan tekanan yang konstan, hubungan antara

perubahan energi bebas (∆G) pada sebuah sistem yang bereaksi dan

perubahan entropi (ES) diperlihatkan lewat persamaan yang menggabung dua

kaidah termodinamika.

∆G = ∆H – T∆S

dimana : ∆H : perubahan entalpi (panas) dan T∆S : suhu absolut

Dalam kondisi reaksi biokimia, mengangat ∆H kurang lebih sama dengan ∆E,

maka hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan :

∆G = ∆E - T∆S

dimana : ∆E : perubahan total energi internal dalam reaksi dan T∆S : suhu

absulut

Jika ∆G negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi

bebas atau bersifat eksergonik. Disamping itu, bila ∆G sangat besar, reaksi benar-

benar berlangsung sampai selesai dan pada hakekatnya tidak bisa balik kembali

(irreversible). Sebaliknya, jika ∆G positif, reaksi berlangsung hanya kalau dapat

diperoleh energi bebas atau bersifat endergonik. Disamping itu, bila ∆G besar,

sistem akan stabil dengan sedikit atau tanpa kecenderungan untuk terjadinya

reaksi. Jika ∆G adalah 0, sistem tersebut berada dalam keseimbangan dan tidak

ada perubahan netto yang terjadi

Kalau reaktan terdapat dengan konsentrasi 1,0 mol/L, ∆G0 merupakan

perubahan energi bebas yang baku. Pada reaksi biokimia, keadaan baku

(standar) diartikan sebagai keadaan dengan pH 7. Perubahan energi bebas

yang baku pada keadaan standar ini dinyatakan oleh ∆G0’.

Perubahan energi bebas yang baku dapat dihitung dari konstanta

keseimbangan K’eq.

∆G0’ = 2.303 RT log K’eq

dimana : R : konstanta gas dan T : suhu absolut

∆G yang aktual dapat lebih besar atau lebih kecil dibandingkan ∆G0’ yang

bergantung pada konsentrasi berbagai reaktan, solven, berbagai ion, dan

protein.

Proses yang vital, misalnya berbagai reaksi sintesis, kontraksi muskuler,

hantaran impuls saraf, dan transpormasi aktif mendapatkan energi lewat

perangkaian atau pembentukan hubungan kimiawi dengan reaksi oksidatif.

Bentuk sederhana perangkaian ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Konversi metabolit A menjadi metabolit B terjadi dengan pelepasan energi

bebas. Proses ini dirangkaikan dengan reaksi lain dimana energi bebas

diperlukan untuk mengubah metabolit C menjadi D. Istilah eksergonik dan

endergonik dipakai untuk menunjukkan bahwa suatu proses akan disertai dengan

hilangnya atau diperolehnya energi bebas tanpa pedulu akan bentuk energi

yang terlibat. Suatu proses endergonik tidak dapat berada secara bebas tetapi

harus menjadi suatu komponen dari sistem eksergonik/endergonik terangkai

dimana keseluruhan perubahan netto adalah eksergonik.

H. Senyawa-Senyawa Berenergi Tinggi

1. Senyawa pirofosfat

Adenosin triphosphat (ATP) adalah senyawa fosfat berenergi tinggi karena

memperlihatkan penurunan energi yang sangat besar jika terjadi hidrolisis. ATP

merupakan donor energi bebas untuk sebagian besar proses yang memerlukan

energi, dimana ATP terlibat dalam berbagai reaksi, baik eksergonik maupun

endergonik dalam semua jenis kehidupan. Peran utama ATP dalam pertukaran

Panas

Energi kimia

A

C

D

B

Ener

gi

bb

Eksegoni

Endergonik

A + C B + D + panas

Gambar 3. Perangkaian reaksi eksegonik dengan endergonik

energi pada sistem biologi diperlihatkan oleh Fritz Lipmann dan Herman Kalckar

pada tahun 1941.

ATP adalah nukleotida yang terdiri atas adenin, ribosa, dan trifosfat.

Bentuk aktif ATP biasanya adalah kompleks ATP dengan Mg2+ atau Mn2+. ATP

adalah pengemban energi pada bagian trifosfatnya, merupakan molekul kaya

energi karena unit trifosfatnya mengandung ikatan fosfoanhibrida (Gambar 4).

Sejumlah besar energi bebas dilepaskan ketika ATP dihidrolisis menjadi adenosin

difosfat (ADP) dan ortofosfat (Pi) atau ketika ATP dihidrolisis menjadi adenosin

monofosfat (AMP) dan pirofosfat (PPi). Enzim yang mengkatalisis konversi ATP,

AMP, dan ADP adalah adenilat kinase (miokinase)..

ATP + H2O ↔ ADP + Pi + H+ ∆G0’ = -7,3kkal/mol

ATP + H2O ↔ AMP + Pii + H+ ∆G0’ = -7,3kkal/mol

∆G0’ tergantung pada kekuatan ion dalam medium, konsentrasi Mg2+ dan Ca2+

dan protein (enzim). Pada keadaan sel yang khas, ∆G yang sesungguhnya untuk

hidrolisis ini sekitar -12 kkal/mol.

ATP terus menerus dibentuk dan dipakai, dimana pergantian ATP sangat

cepat. ATP lebih banyak bertindak sebagai donor langsung energi bebas yang

utama dari pada sebagai bentuk simpanan jangka panjang. Aktivitas (gerakan,

transpor aktif, biosintesis, sinyal) terjadi jika ATP terus menerus kembali dibentuk

dari ADP. Pada sel yang khas, molekul ATP dipakai dalam satu menit sesudah

pembentukkannya,

Gambar 4. Struktur ATP, ADP, dan AMP

2. Nukleotida trifosfat

Nukleotida trifosfat adalah senyawa berenergi tinggi yang analog dengan ATP,

dimana beberapa reaksi biosintesis dijalankan olehnya. Nukleotida trifosfat

seperti guanosin trifosfat (GTP), uridin trifosfat (UTP), dan sitidin trifosfat (CTP).

Bentuk difosfat nukleotida-nukleotida terbut adalah guanosin difosfat (GDP),

uridin difosfat (UDP), dan sitidin difosfat (CDP). Bentuk bentuk monofosfatnya

adalah guanosin monofosfat (GMP), uridin monofosfat (UMP), dan sitidin

monofosfat (CMP). Enzimienzim dapat mengkatalisis transfer gugus fosforil terminal

dari satu nukleotida ke nukleotida yang lain, seperti pada reaksi :

ATP + GDP ↔ ADP + GTP

ATP + GMP ↔ ADP + GDP

3. Asil – Fosfat

Contoh dari senyawa asil – fosfat adalah 1,3-Difosfogliserat. Senyawa ini

baku energi bebas, jika dihidrolisis menghasilkan energi sebesar -11,8 kkal/mol.

C

C

C

N

HC

N

N

N

CH

NH2

4’C

C N

O

C1’

H

OH

H H

HO

H

5’

CH2

O

O O P

O

3’ 2’

C

C

C

N

HC

N

N

N

CH

NH2

4’C

C N

O

C1’

H

OH

H H

HO

H

5’

CH2

O

O P

3’ 2’

C

C

C

N

HC

N

N

N NH2

4’C

C N

O

C1’

H

OH

H H

HO

H

5’

CH2

O

¯O O P

3’ 2’

¯O ¯O

O P ¯O

¯O

O

P P O

O

¯O

¯O ¯O ¯O

ATP (adenosin triphosphat)

ADP (adenosin diphosphat)

AMP (adenosin monophosphat)

1,3-Difosfogliserat + H2O 1,3-fosfogliserat + Pi ∆G0’ = -11,8 kkal/mol

4. Fosfat Enolik

Pada metabolisme intermedier glukosa metabolit fosfoenolpiruvat

diperlukan untuk memulihkan ATP dari ADP. Perubahan energi bebas pada

hidrolisis enolfosfat adalah 14,8 kkal/mol pada pH 7.

fosfoenolpiruvat + H2O asam piruvat (bentuk keto) + Pi ∆G0’ = -14,8 kkal/mol

Senyawa fosfat enolik memiliki potensi fosforil (pemindahan gugus fosforil)

tinggi, serta dapat memindahkan gugus fosforil ke ADP untuk membentuk ATP.

5. Guadinium – Fosfat

Guadinium fosfat adalah senyawa berenergi tinggi yang berperan dalam

mentransfer maupun dalam penyimpanan energi biologis. Struktur guadinium

fosfat terdapat pada molekul kreatin fosfat/fosfokreatin, serta argininafosfat yang

berperan sebagai fosfagen. Fosfagen terbentuk dari reaksi antara kreatin atau

arginin dengan ATP dikatalisis oleh enzim kreatin kinase.

Kreatin fosfat + ADP + H+ ATP + kreatin ∆G0‘ = -10,3 kkal/mol

Berbagai fungsi dari guadinium fosfat adalah mempertahankan

konsentrasi ATP tetap tinggi selama periode kerja otot, sumber utama ~ P bagi

pelari selama 4 detik pertama lari cepat 100 m, merupakan gudang ~ P (gugus

fosforil) pada otot, kelimpahan dan potensial transfer fosforil yang lebih tinggi dari

ATP menjadikannya donor ~ P yang sangat efektif, berperan sebagai fosfagen,

yaitu simpanan energi ATP (fosfagen tidak berperan langsung dalam fungsi

biologis tapi akan bermanfaat lewat ADP).

6. NADH dan FADH2

NADH dan FADH2 adalah pengemban elektron utama pada oksidasi

molekul-molekul bahan bakar. Kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi

molekul bahan bakar, seperti glukosa dan am lemak. Pada organisme aerobik,

akseptor elektron terakhir adalah O2. Namun demikian, elektron tidak langsung

ditransfer dari molekul bahan bakar dan produk pemecahnya ke O2. Substrat-

substrat ini memindahkan elektron ke pengemban-pengemban khusus, yaitu

salah satu nukleotida piridin atau flavin. Pengemban tereduksi ini kemudian

memindahkan elektron potensi-tingginya ke O2 melalui rantai transfor elektron

yang terdapat pada sisi dalam membran mitokondria. Gradien proton yang

terbentuk sebagai hasil aliran elektron kemudian mendorong sintesis ATP dari ADP

+ Pi. Proses ini disebut fosforilasi oksidatif, yaitu sumber utama ATP pada

organisme aerobik. Kemungkinan lain, elektron potensi tinggi yang berasal dari

oksidasi molekul bahan bakar dapat digunakan pada reaksi-reaksi biosintesis

yang memerlukan daya pereduksi di samping ATP.

Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) adalah akseptor elektron utama

pada oksidasi bahan bakar. Bagian rekatif dari NAD+ cincin nikotinamidanya,

suatu derivat piridin. Pada oksidasi substrat, nikotinamida NAD+ menerima satu

ion hidrogen dan dua elektron, yang ekuivalen dengan satu ion hidrida. Bentuk

tereduksi pengemban ini disebut NADH. Pada bentuk teroksidasi, atom nitrogen

adalah tetravalen dan mengemban satu muatan positif, seperti terlihat pada

NAD+. Pada bentuk tereduksi, NADH, atom nitoigen adalah trivalen.

Pengemban elektron utama lainnya pada oksidasi bahan bakar adalah

flavin adenin dinukleotida. Bentuk teroksidasi dan tereduksi dari pengemban ini

adalah FAD dan FADH2. Pada bagian reaktif dari FAD, yaitu cincin isoaloksazim

dapa menerima dua elektron.

Pada biosintesis reduktif, donor elektronnya adalah NADPH, yang

merupakan bentuk tereduksi dari NADP. NADPH mengemban elektron dengan

NADH atom nitrogen trivalen

NAD+ + R – C – R ↔ NADH + R – C – R’ + H+

H

OH O

FAD dan FADH2 Bagian reaktifnya cincin isoaloksazim

dapat menerima 2 elektron

FAD + R – C – C – R’ ↔ FADH2 + R – C = C – R’

H H

H H H H

cara yang sama dengan NADP tapi hanya untuk biosintesis reduktif, sedang

NADP untuk pembentukan ATP

Tabel 1. Beberapa pengemban aktif dalam metabolisme

Molekul pengemban Gugus yang dibawa dalam bentuk

aktif

ATP

NADH dan NADPH

FADH2

FMNH2

Koenzim A

Lipoamid

Tiamin pirofosfat

Biotin

Tetrahidrofolat

S-adenosilimetionin

Uridin difosfat glukosa

Sitidin difosfat diasilgliserol

Nukleosida trifosfat

Fosforil

Elektron

Elektron

Elektron

Asil

Asil

Aldehida

CO2

Unit satu karbon

Metil

Glukosa

Fosfatidat

nukleotida

7. Ester Tiol

Ester tiol adalah senyawa berenergi tinggi yang dapat memulihkan ATP

dari ADP. Contohnya adalah asetil KoA atau asetil koenzim A yang merupakan

pengemban universal gugus asil. Gugus atau situs reaktifnya adalah gugus

sulfidril. Hidrolisis asetil KoA memberi perubahan energi bebas sekitar 7,5 kkal.

Asetil KoA berpartisipasi dalam suatu reaksi penghasil energi yang terbesar

yang disebut dengan Kreb’Cycle. Mengenai Kreb’s cycle ini telah dibicarakan

pada modul karbohidrat.

I. Pengontrolan Metabolisme

Metabolisme diatur dengan pengontrolan

1. Jumlah enzim

Jumlah enzim tergantung pada kecepatan sintesis dan kecepatan degradasinya.

Kadar sebagian besar enzim terutama disesuaikan dengan mengubah

kecepatan transkripsi gen yang menyandikan. Contohnya pada laktosa yang

mengindoksi lebih dari 50 kali peningkatan kecepatan sintesis β-galaktosidase,

enzim yang diperlukan untuk pemecahan disakarida ini.

2. Aktivitas katalisitik enzim

Aktivitas katalisitik enzim dikontrol dengan beberapa cara dan

pengontrolan allosterik yang riversibel adalah yang paling penting. Misalnya,

reaksi pertama pada banyak jalur biosintesis dihambat secara allosterik oleh

produk akhir jalur itu seperti inhibisi aspatat transkarbamoilase oleh sitidin trifosfat.

Hal ini adalah satu contoh inhibisi umpan-balik . Mekanisme lainnya yang sering

ditemukan adalah modifikasi kovalen yang reversibel. Contohnya glikogen

fosforilase, enzim yang mengkatalisis pemecahan glikogen. Glikogen adalah

suatu bentuk simpanan glukosa, diaktifkan dengan cara fosforilasi residu khusus

serin bila glukosa tidak mencukupi. Hormon seperti epinefrin mencetuskan suatu

rangkaian sinyal yang menyebabkan perubahan-perubahan pola metabolisme.

AMP siklik dan ion kalsium bertindak sebagai caraka-caraka intrasel yang

mengkoordinir aktivitas banuak protein sasaran.

3. Tersedianya subtrat

Metabolisme juga diatur dengan pengontrolan arus substrat. Contohnya

hormon insulin yang mempermudah masuknya glukosa dalam sel. Transfer

substrat dari satu ke lain kompartemen sel (misalnya dari sitosol ke mitokondria)

dapat bertindak sebagai alat kontrol.

Prinsif umum yang penting tentang metabolisme adalah jalur biosintetik

maupun degradatif selalu berbeda. Pemisahan ini perlu untuk alasan-alasan

energitika, dan juga untu mempermudah pengontrolan metabolisme. Pada

eukariot, pengaturan metabolisme dan fleksibilitasnya juga ditingkatkan oleh

kompartementasi. Kompartementasi memisalkan reaksi-reaksi yang berlawanan.

Misalnya, oksidasi asam lemak terjadi dalam mitokondria, sedangkan sintesisnya

di sitosol (bagian sitoplasma yang larut).

Banyak energi dalam metabolisme dikontrol oleh status energi sel. Indeks

status energi adalah muatan energi yang sepadan dengan fraksi ATP ditambah

setengah fraksi mol ADP, dengan pengertian bahwa ATP mengandung dua

ikatan anhidrida, sedangkan ADP mengandung satu. Dengan demikian, muatan

energi didefinikan sebagai :

[ATP] + ½ [ADP]

Muatan energi =

[ATP] + [ADP] + [AMP]

Muatan energi dapat mempunyai rentangan dari 0 (semua adalah AMP)

sampai 1 (semua adalah ATP). Daniel Atkinson memperlihatkan bahwa jalur-jalur

penghasil ATP (katabolisme) dihambat oleh muatan energi tinggi, sedang jalur-

jalur pemakai ATP (anabolisme) dirangsang oleh muatan energi yang tinggi

(Gambar 6).

BAB III. Penutup

Metabolisme energi adalah penggunaan energi dalam proses reaksi kimia

pada suatu sistem lingkungan untuk produksi dan respirasi dalam suatu unit areal

dan waktu tertentu. Sebagian besar molekul utama metabolisme adalah sama

pada semua bentuk kehidupan. Ribonukleotida-ribonukleotida seperti ATP dan

NADH adalah yang paling menonjol.

Konsep termodinamika yang paling berharga untuk memahami

bioenergetika adalah energi bebas. Suatu reaksi hanya dapat terjadi secara

spontan jika perubahan energi bebas (∆G) negatif. ATP adalah alat tukar anergi

yang universal pada sistem biologis, merupakan molekul yang kaya energi karena

mengandung dua ikatan fosfoanhidrida.

Terdapat dua macam jalur metabolisme yang dimiliki sel, yaitu jalur

anabolik atau anabolisme dan jalur katabolik atau katabolisme. Metabolisme

diatur dengan pengontrolan pada jumlah enzim yang tergantung pada

kecepatan sintesis dan kecepatan degradasinya. Pengontolan aktivitas katalisitik

enzim, yaitu dengan pengontrolan allosterik yang riversibel dan modifikasi kovalen

yang reversibel. Metabolisme juga diatur dengan pengontrolan arus substrat.

DAFTAR PUSTAKA





Soedarmo Dj. 1989. Biokimia Umum II. Bahan Pengajaran. Bogor: Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor.


Biokimi Nutrisi_Aslamya

Documents

Transcript of Biokimi Nutrisi_Aslamya