1BIOLOGI

01MATERI DAN LATIHAN SBMPTN

TOP LEVEL - XII SMA

SESI 1METABOLISME

Metabolisme adalah keseluruhan reaksi kimia dalam sel yang melibatkan enzim. Metabolisme dibedakan menjadi dua macam, yaitu Katabolisme dan Anabolisme.

A. KAtAbolisme/DisimilAsiPada saat kita melakukan aktivitas, misalnya berolahraga, dalam tubuh terjadi pembakaran glukosa atau lemak menjadi energi atau panas. Pemecahan glukosa, lemak atau bahan makanan lain yang menghasilkan energi atau panas disebut katabolisme. Dengan kata lain, katabolisme dapat diartikan sebagai proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan menghasilkan sejumlah energi. Katabolisme bersifat eksoterm dan eksergonik.

a. Respirasi

Respirasi adalah proses dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tanpa oksigen dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi.

Respirasi yang memerlukan oksigen disebut respirasi aerob dan respirasi yang tidak memerlukan oksigen disebut respirasi anaerob. Bila tidak tersedia oksigen, organisme dapat melakukan respirasi anaerob.

Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil akhirnya berupa CO2 dan H2O dan respirasi tidak sempurna yang hasil akhirnya berupa senyawa organik.

21. Respirasi Aerob

Respirasi aerob yaitu respirasi yang melibatkan O2 sebagai akseptor elektron terakhir. Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob terdiri dari empat tahap yaitu glikolisis, pembentukan asetil Co-A, daur Krebs, dan sistem transpor elektron.

a) Glikolisis

Glikolisis yaitu pemecahan glukosa beratom karbon 6 menjadi asam piruvat beratom karbon 3. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma. Selain menghasilkan 2 molekul asam piruvat, dalam glikolisis juga dihasilkan 2 molekul NADH dan 2 ATP jika tumbuhan dalam keadaan normal (melalui jalur ATP fosfofruktokinase) atau 3 ATP jika tumbuhan dalam keadaan stres atau sedang aktif tumbuh (melalui jalur pirofosfat fosfofruktokinase). ATP yang dihasilkan dalam reaksi glikolisis dibentuk melalui reaksi fosforilasi tingkat substrat.

Secara ringkas glikolisis dapat digambarkan dalam reaksi kimia berikut.

Gliseraldehid-3-fosfat

1,3-Difosfogliserat

3-Fosfogliserat

2-Fosfogliserat

Fosfoenolpiruvat

Piruvat

Gliceraldehid-3-fosfat

1,3-Difosfogliserat

3-Fosfogliserat

2-Fosfogliserat

Fosfoenolpiruvat

Piruvat

Glukosa

Glukosa -6- fosfat

Fruktosa -6- fosfat

Fruktosa -1,6- difosfat

Dihidroksiaseton fosfat

ATPADP

ATPADP

NAD+ADP

NAD+ADP

ADPATP

ADPATP

ADPATP

ADPATP

Gambar 1.1. Glikolisis

3 b) Dekarboksilasi Oksidatif

Asam piruvat bereaksi dengan Co-A (coenzym-A) membentuk asetil Co-A dan melepaskan CO2 sehingga disebut dekarbosilasi. Tahap ini disebut reaksi transisi karena menghubungkan glikolisis dengan daur Krebs, berlangsung di matriks mitokondria untuk organisme eukariotik, sedangkan pada organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol. Hasil akhir dekarboksilasi oksidatif adalah 2 asetil Co-A, 2 NADH, dan 2 CO2.

c) Daur Krebs/Daur Asam Sitrat

Daur Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Daur Krebs menghasilkan senyawa antara yang berfungsi sebagai penyedia kerangka karbon untuk sintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia kerangka karbon, daur Krebs juga menghasilkan 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat. Senyawa NADH dan FADH2 selanjutnya akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron untuk menghasilkan ATP. Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, sedangkan oksidasi 1 FADH2 menghasilkan 2 ATP. ATP yang dihasilkan pada tahap ini dibentuk melalui fosforilasi tingkat substrat.

Gambar 1.2. Daur Krebs

4d) Sistem Transpor Elektron/Rantai Respirasi

Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai pembawa elektron yang terdiri atas NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron terjadi di bagian membran dalam mitokondria (kristae). Sistem transpor elektron ini berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH dan FADH2 untuk menghasilkan ATP. Jumlah ATP yang dihasilkan dari oksidasi 10 NAOH dan 2 FADH2 adalah 3 ATP, melalui fosforilasi oksidasi.

Perhatikan skema sistem transpor elektron pada gambar di bawah ini!

Gambar 1.3. Transpor Elektron Respirasi

2. Respirasi Anaerob

Beberapa organisme dalam respirasi tidak memerlukan oksigen atau disebut bersifat anaerob. Diantara makhluk anaerob tersebut kehadiran oksigen menjadi toksik untuknya, organisme demikian disebut anaerob obligat. Sebagian besar diantara anaerob akan bersifat aerob jika oksigen tersedia dan anaerob jika O2 tidak ada, organisme ini disebut fakultatif anaerob.

Pada umumnya sel-sel organisme dapat melangsungkan respirasi anaerob setidaknya untuk waktu singkat yaitu saat tubuh memerlukan energi yang banyak.

Ketidakadaan oksigen menyebabkan siklus Krebs dan rantai transpor elektron tidak dapat berlangsung, sehingga asam piruvat yang terbentuk di sitoplasma akan difermentasi menjadi alkohol atau asam laktat.

5b. Fermentasi

Penguraian senyawa organik oleh enzim yang dihasilkan oleh mikroba yang berlangsung secara aerob atau anerob.

1. Fermentasi alkohol

Pada fermantasi alkohol asam piruvat mengalami dekarbolisasi menjadi asetaldehid (etanal) dan dibebaskan 1 molekul CO2. Selanjutnya asetaldehid direduksi oleh NADH menjadi etanol.

C6H12O6 2 C2H2OH + 2 CO2 + 2 ATP

glukosa etanol

Fermentasi alkohol terjadi pada sel ragi Saccharomyces cerevisiae.

2. Fermentasi asam laktat

Asam piruvat menerima hidrogen dari NADH secara langsung membentuk laktat.

CH2COCOOH CH2CHOHCOOH + 2 ATP Piruvat Asam laktat

NADH2 NAD

Fermentasi asam laktat (disebut juga asam susu) terjadi pada sel-sel hewan termasuk manusia yang bekerja terlalu berat.

Fermentasi ini menyebabkan penimbunan asam laktat sehingga menyebabkan rasa pegal atau kelelahan.

Tidak seperti alkohol, asam laktat dapat dirombak kembali menjadi glukosa jika oksigen tersedia kembali. Proses ini disebut glukoneogenesis.

3. Fermentasi asam cuka

Fermentasi asam cuka adalah fermentasi yang bersifat aerob dengan reaksi sebagai berikut.

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2OAcetobacter acety

Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung secara aerob. Fermentasi ini terjadi pada bakteri Acetobacter aceti dengan bahan baku etanol.

6Gambar 1.4. Jumlah energi yang dihasilkan dari setiap molekul glukosa pada organisme eukariotik

LATIHAN SOAL

1. Respirasi sel berlangsung melalui glikolisis. Glikolisis adalah ....A. fermentasi asam piruvat menjadi etanol dan CO2B. oksidasi asam piruvat menjadi CO2 dan H2OC. produksi asam piruvat dari glukosaD. pengubahan glikolisis menjadi glukosaE. perombakan asam amino menjadi asam laktat

2. Tiga hasil terpenting dari peristiwa glikolisis pada proses respirasi yaitu ....A. asam laktat, asam amino, dan ATPB. asam laktat, asam piruvat, dan ATPC. asam piruvat, NADH, dan ATPD. asam piruvat, glukosa, dan ATPE. asam laktat, NADH, dan glukosa

3. Sebelum siklus asam sitrat, asam piruvat yang diproduksi pada glikolisis, pertama kali dikonversi menjadi ....A. koenzim AB. asam sitratC. etanol

7D. asetil koenzim AE. asam oksalat

4. Tahap respirasi yang paling banyak menghasilkan ATP yaitu ....A. glikolisisB. siklus KrebsC. dekarboksilasi oksidatifD. fosforilasi tingkat substratE. transpor elektron

5. Tempat terjadinya dan jumlah ATP yang dihasilkan dari sistem transpor elektron berikut ini yang benar, yaitu .... A. mitokondria dengan 24 ATPB. mitokondria dengan 4 ATPC. mitokondria dengan 34 ATPD. sitoplasma dengan 30 ATPE. nukleus dengan 34 ATP

6. Pada proses respirasi aerob, sebagai akseptor terakhir H+ yaitu ....A. CO2B. H2OC. H2O2D. O2E. CH2

7. Setelah berolahraga tubuh terasa pegal-pegal. Hal ini terjadi akibat ....A. fermentasi asam piruvat menjadi alkoholB. berkurangnya persediaan glukosa dalam darahC. fermentasi asam piruvat menjadi asam laktatD. terurainya asam laktat menjadi CO2 dan H2OE. melemahnya oksidasi dalam sel otot

8. Di antara hal-hal berikut yang benar mengenai fermentasi yaitu ....A. hasil akhir hanya 4 ATPB. terjadi di mitokondriaC. NADH membentuk senyawa 6CD. terjadi penguraian glukosaE. dilakukan oleh organisme tingkat tinggi

89. Perbedaan fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol berdasarkan ....A. jenis organisme yang melakukanB. energi yang dihasilkanC. jumlah ATP yang terbentukD. ketersediaan O2E. substrat

10. Di antara peristiwa berikut yang benar mengenai reaksi transisi ....(1) menghubungkan glikolisis menuju siklus Krebs(2) menghasilkan CO2(3) menggunakan NAD+

(4) menghasilkan gugus asetil