LTM Biosintesis Karbohidrat - Pangiastika

7/21/2019 LTM Biosintesis Karbohidrat - Pangiastika

http://slidepdf.com/reader/full/ltm-biosintesis-karbohidrat-pangiastika 1/17

Pangiastika Putri W./1306370493 Rabu/13 Mei 2015

LTM 4– Biosintesis Karbohidrat | 1

BIOSINTESIS KARBOHIDRATPangiastika Putri Wulandari, NPM 1306370493, Kelompok HG-03

Abstrak

Karbohidrat merupakan senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, danoksigen. Terdiri atas unsur C, H, dan O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, dan 1atom O. Karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan bakteri yang berperan strukturaldan metabolik. Karbohidrat meliputi sebagian zat-zat yang terdapat di alam terutama berasaldari tumbuhan. Pada tumbuhan terjadi fotosintesis yang akan menghasilkan amilum atauselulosa. Karbohidrat merupakan komponen utama dalam suatu makanan yang merupakansumber energi utama bagi manusia dan makhluk hidup lainnya. Fotosintesis adalah prosessintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) pada tumbuhan berpigmendengan bantuan energi cahaya matahari. Selain melalui fotosintesis pada tumbuhan,biosintesis karbohidrat terjadi melalui fotorespirasi, sintesis pati, sukrosa, dan selulosa,sintesis dinding sel polisakarida, dan sintesis karbohidrat terintegrasi.

Kata kunc i

Fotosintesis, Reaksi Terang, Siklus Calvin, Fiksasi, Reduksi, Regenerasi RuBP, TumbuhanC4 dan CAM, Fotorespirasi, Sintesis Pati, Sukrosa, dan Selulosa, Sintesis Dinding SelPolisakarida, Glioksisom, Mitokondria, Sitosol, Karbohidrat Terintegrasi

Sub Bahasan 1 :FOTOSINTESIS

Fotosintesis merupakan kata yangberasal dari bahasa Yunani, yakni foto dansynthesis. Foto sendiri diartikan sebagai

cahaya sedangkan synthesis merupakankata yang bermakna menggabungkan ataupenggabungan. Fotosintesis dapat diartikansebagai proses penyusunan ataupembentukan dengan menggunakan energicahaya atau foton.

Fotosintesis adalah prosespembentukan karbohidrat atau zat gula(organik) dari karbon dioksida (CO2) dan air(H2O) dengan bantuan sinar matahari(anorganik). Tumbuhan mampu melakukanfotosintesis karena mempunyai sel-sel yangmengandung klorofil (zat hijau daun). Dalam fotosintesis, energi cahaya matahari diserapoleh klorofil dan diubah menjadi energi kimiayang disimpan dalam bentuk karbohidrat atau senyawa organik lainnya. Di dalam tumbuhankarbohidrat diubah menjadi protein, lemak, vitamin, atau senyawa yang lain. Senyawa-senyawa organik ini selain dimanfaatkan oleh tumbuhan itu sendiri, juga dimanfaatkan olehmanusia dan hewan herbivora sebagai bahan makanan.

Proses fotosintesis terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof yakni bisamenyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul karbondioksidadan air untuk menghasilkan gula dan oksigen. Kedua senyawa tersebut kemudian akandigunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya. Tumbuhan yang melakukan proses

fotosintesis memerlukan bantuan cahaya matahari. Tumbuhan mampu menyerap cahayatersebut sebab memiliki zat hijau daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian

Gambar 1. Reaksi Oksidasi-Reduksi padaFotosintesis

Sumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/ilkomers2010mat

eri/SEMESTER%20I/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf

http://www.blogger.com/


http://www.biomaterial.lipi.go.id/ilkomers2010materi/SEMESTER%20I/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf













organel bernama kloroplast. Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yangdinamakan dengan mesofil. pada bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplasyang tersebar di setiap millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewatilapisan epidermis yang tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilahsebagian besar kegiatan fotosintesis berlangsung.

Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesiskarbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpanenergi. Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmupengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada tumbuhan,organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum,semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organelinilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis(fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

Fotosintseis pada tumbuhan hijau terjadi dalam dua tahap yaitu fase terang dan fasegelap. Reaksi terang terjadi jika tumbuhan diberi cahaya matahari sedangkan reaksi gelapdapat terjadi dengan atau tanpa adanya matahari. Reaksi terang merupakan reaksi dimanaenergi cahaya dari matahari diubah menjadi energi kimia. Reaksi gelap (reaksi yang tidak

memerlukan energi cahaya) – tidak harus berlangsung dalam kondisi gelap, merupakanreaksi kimia yang mengubah karbon dioksida dan senyawa lain menjadi glukosa.

Gambar 2. Pusat Lokasi Fotosintesis Pada TumbuhanSumber : Campbell and Reece, 2002 : 178





Reaksi terang

Reaksi terang merupakan langkah-langkah mengubah energi matahari menjadienergi kimia. Cahaya yang diserap oleh klorofil menggerakkan electron dan hydrogen dariair ke penerima (aseptor) yang disebut NADP+ yang berfungsi sebagai pembawa electrondalam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan tenaga matahari untuk mereduksiNADP+ menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang electron bersama dengan

nucleus hydrogen atau H+

. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memberi tenagabagi penambahan gugus fosfat yang pada ADP, proses ini disebut fotofosforilasi.

Gambar 3. Diagram reaksi terang dan reaksi gelap dalam fotosintesisSumber : http://dc380.4shared.com/doc/BDm1dsjz/preview.html

Gambar 4. Reaksi terang dan reaksi gelap dalam fotosintesisSumber :http://www.biomaterial.lipi.go.id/ilkomers2010materi/SEMESTER%20I/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf

http://dc380.4shared.com/doc/BDm1dsjz/preview.html













Reaksi terang berlangsung dalammembran tilakoid didalam kloroplas. Klorofilmengabsorbsi energi cahaya dan mengubahnyamenjadi energi kimia. Hal ini terjadi ketikaelektron dari molekul air tereksitasi dengan

adanya energi cahaya dan diteruskan melaluiserangkaian protein yang disebut rantaitransport elektron (ketika molekul air terpecahakan dihasilkan oksigen). Pergerakan elektronakan mendorong proton melintasi membrantilakoid. Jika telah terbentuk gradien proton yangkuat, proton akan mengalir melalui proteinchannel yang disebut ATP synthase untukmenghasilkan ATP (adenosine triphosphate).Elektron akan terus bergerak menuju fotosistemII dimana energi cahaya juga akanmengakibatkan eksitasi, dan rantai transport

elektron yang pendek akan memberikanelektron dan proton ke NADP+ untukmembentuk NADPH (koenzim yang diperlukanuntuk reaksi gelap).

Reaksi Gelap

Reaksi gelap berlangsung tidak hanya dalam kondisi gelap. Reaksi ini merupakanbagian fotosintesis yang mereduksi karbondioksida menjadi senyawa gula. Reaksi inidisebut siklus Calvin, dan berlangsung dalam stroma.

Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi,dan regenerasi.

Gambar 5. Tilakoid sebagai PenangkapCahayaSumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf

Gambar 6. Siklus Calvinsumber : http://biosandlogos.files.wordpress.com/2012/08/reaksi-gelap.jpg

http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf




http://biosandlogos.files.wordpress.com/2012/08/reaksi-gelap.jpg










asam fosfogliseraldehid dan NADPH2. Siklus reaksinya berjalan 3 kali, dan kembaliregenerasi lagi. Jadi untuk membentuk 1 molekul glukosa maka dibutuhkansebanyak 6 kali siklus (siklus Calvin) dengan menangkap sebanyak 6 molekul 6CO 2,reaksinya sebagai berikut.

Sub Bahasan 2 :TUMBUHAN C4 DAN CAM

Daur Tumbuhan C4

Secara umum, tumbuhan C4 danCAM lebih adaptif di daerah panas dankering. Tumbuhan C4 adalah kelompoktumbuhan yang melakukan persiapanproses reaksi gelap fotosintesis melalui jalur 4 karbon sebelum memasuki tahap

siklus Calvin untuk meminimalkankeperluan fotorespirasi. Pada tumbuhanC4, CO2 diikat oleh PEP (enzim pengikatCO2 pada tumbuhan C4) yang tidakdapat mengikat O2 sehingga tidak terjadikompetisi antara CO2 dan O2. Lokasiterjadinya assosiasi awal ini adalah disel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yangmempunyai klorofil yang terletak dibawah sel-sel epidermis daun). CO2 yangsudah terikat oleh PEP kemudianditransfer ke sel-sel “bundle sheath”

(sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan denganRuBP terjadi.

Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidakmendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecildan G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksifotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi. Laju asimilasitumbuhan C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnya CO2. Sehingga, denganmeningkatnya CO2 di atmosfir, tumbuhan C3 akan lebih beruntung dari tumbuhan C4 dalamhal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tumbuhan C4 adalah jagung, sorgum dantebu.

Tetapi pada sintesis C4, enzim karboksilase PEP memfiksasi CO2 pada akseptorkarbon lain yaitu PEP. Karboksilase PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO

2daripada karboksilase RuBP. Oleh karena itu, tingkat CO2 menjadi sangat rendah padatumbuhan C4, jauh lebih rendah daripada konsentrasi udara normal dan CO2 masih dapatterfiksasi ke PEP oleh enzim karboksilase PEP. Sistem perangkap C4 bekerja padakonsentrasi CO2 yang jauh lebih rendah.

Reaksi dimana CO2 dikonversi menjadi asam malat atau asam aspartat adalahmelalui penggabungannya dengan fosfoeolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetatdan Pi. Enzim PEP-karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan enzimini yang berperan dalam memacu fiksasi CO2 pada tumbuhan C4. Enzim PEP-karboksilaseterkandung dalam jumlah yang banyak pada daun tumbuhan C4, pada daun tumbuhan C-3dan pada akar, buah-buah dan sel-sel tanpa klorofil lainnya ditemukan dari PEP-karboksilase. Reaksi untuk mengkonversi oksaloasetat menjadi malat dirangsang oleh

enzim malat dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya disediakan oleh NHDPH.Oksaleasetat harus masuk kedalam kloroplas untuk direduksi menjadi malat. Pembentukan

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Gambar 7. Tebu sebagai Tumbuhan C4

Sumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf












aspartat dari malat terjadi di dalam sitosol dan membutuhkan asam amino lain sebagaisumber gugus aminonya. Proses ini disebut transaminasi.

Dalam spesies C4 terdapat pembagian kerja antara dua sel fotosintesis yangberbeda yaitu sel-sel mesofil dan sel-sel seludang parenkim. Sel-sel seludang parenkimhampir selalu mengelilingi ikatan pembuluh daun dan memisahkannya dari sel-sel mesofil.

Asam malat dam asam aspartat dibentuk dalam sel-sel mesofil dan PGA, sukrosa serta patiterutama dihasilkan dalam sel-sel seludang parenkim. RuBP karboksilase hanya terdapatdalam sel-sel seludang parenkim, demikian pula enzim-enzim daur Calvin, sehingga daurCalvin hanya berlangsung dalam sel-sel seludang parenkim. Sebaliknya, PEP karboksilaseterutama terdapat dalam sel-sel mesofil. CO2 yang masuk ke dalam sel-sel mesofil melewatistomata oleh enzim PEP karboksilase diubah menjadi asam malat dan asam aspartat,kedua asam ini dengan cepat dipindahkan ke dalam sel-sel seludang parenkim danselanjutnya mengalami dekarboksilasi dengan melepaskan CO2. CO2 ini kemudian difiksasioleh RuBP karboksilase diubah menjadi PGA untuk selanjutnya reaksinya mengikuti reaksidaur Calvin. Adapun daur C4 yaitu :

1. Karbon dioksida dengan bantuan air menghasilkan HCO3 2. HCO3 dengan bantuan enzim PEP oksaloaasetat

3. Oksalo asetat tereduksi menjadi malat (NADPH NAD+)4. Menuju sel seludung pembuluh melalui plasmodesmata5. Malat teroksidasi dan terdekarboksilasi menjadi piruvat dan karbon dioksida dengan

bantuan enzim malat mereduksi NADP+6. Pada tumbuhan yang menggunakan aspartat sebagai pembawa CO2, aspartat

ditransaminasi oksaloasetat tereduksi menjadi malat 3-fosfogliserat7. RuBP + 3-fosfogliserat CO2 8. Piruvat di transfer ke sel mesofil PEP oleh piruvat fosfat dikinase

.

Gambar 8. Jalur Lintas C4 Sumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga





Daur Tumbuhan CAM

Crassulacean acid metabolism (CAM),merupakan jenis tumbuhan yang mengambil CO2 pada malam hari, dan mengunakannya untuk

fotosistensis pada siang harinya. Meski tidakmenguarkan oksigen di malam hari, namun denganmemakan CO2 yang beredar, tumbuhan ini sudahmembantu kita semua menghirup udara bersih,lebih sehat, menyejukkan dan menyegarkan bumi,tempat tinggal dan ruangan. Jadi, cocok jika taruhdi ruang tidur misalnya. Akan tetapi, hanya sekitar5% tumbuhan jenis ini yang mudah ditemukan.Tumbuhan CAM yang dapat mudah ditemukanadalah nanas, kaktus, dan bunga lili.

Kelompok tumbuhan ini melakukanpenambatan CO2 seperti pada tumbuhan C4, tetapi

dilakukan pada malam hari dan dibentuk senyawadengan gugus 4-C. Pada hari berikutnya (sianghari) pada saat stomata dalam keadaan tertutupterjadi dekarboksilase senyawa C4 tersebut danpenambatan kembali CO2 melalui kegiatan RuBP karboksilase. Jadi tumbuhan CAM mempunyaibeberapa persamaan dengan kelompok C4 yaitu dengan adanya dua tingkat sistem penambatanCO2.

Pada tumbuhan C4 terdapat pemisahan ruang sedangkan pada tumbuhan CAMpemisahannya bersifat sementara. Beberapa tumbuhan CAM dapat beralih ke jalur C3 bilakeadaan lingkungan lebih baik. Beberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbedadengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni jenis tumbuhan CAM yang membuka stomatanyapada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah

tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh didaerah kering. Dengan menutup stomata pada siang harimembantu tumbuhan ini menghemat air, dapat mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebihmampu beradaptasi pada daerah kering tersebut.

Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ini mengambilCO2 dan memasukkannya kedalam berbagai asam organik. Cara fiksasi karbon inidisebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism (CAM). Dinamakandemikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili crassulaceae.Jalur CAM serupa dengan jalur C4, dimana karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan ke dalamsenyawa organik intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin. Perbedaannyaialah bahwa pada tumbuhan C4, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang terpisah. Langkah initerpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah dipisahkan untuk sementara.Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari.

Gambar 9. Nanas sebagai Tumbuhan CAMSumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf











Jalur Lintas CAM

1. Saat stomata terbuka pada malam hari, CO2 di sitoplasma sel-sel mesofil akan diikatoleh PEP dengan bantuan enzim PEP karboksilase sehingga terbentuk oksaloasetat

2. Oksaloasetat kemudian diubah menjadi malat (persis seperti tumbuhan C4).3. Malat yang terbentuk disimpan dalam vakuola sel mesofil hingga pagi hari.4. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin-

Benson, malat dipecah lagi CO2 dan piruvat.5. CO2 masuk ke siklus Calvin-Benson di stroma kloroplas,6. Piruvat akan digunakan untuk membentuk kembali PEP

Sub Bahasan 3 :FOTORESPIRASI

Fotorespirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadipada organ fotosintesis yang terkena sinar matahari dan bergantung sepenuhnya padacahaya. Pada peristiwa ini RuBP mengikat O2 dan menghasilkan CO2 amoniak (NH3)

Gambar 10. Jalur Lintas CAMSumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf

Gambar 11. Karakteristik Jalur Lintas C3, C4, dan CAMSumber : http://www.biomaterial.lipi.go.id/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf








http://1.bp.blogspot.com/_HGNB2IZO3yY/TFY13wd1a2I/AAAAAAAABvk/P5CX9Y2UtYk/s1600/Slide16.JPG






Sub Bahasan 4 :SINTESIS PATI, SUKROSA, DAN SELULOSA

Sintesis Pati dan Sukrosa

Pada setiap lintasan dari tiga lintasan utama penambatan CO2, produk utamapenyimpanan pada daun yang terhimpun pada siang hari biasanya adalah sukrosa dan pati.Gula heksosa-bebas, seperti glukosa dan fruktosa jauh lebih sedikit dibandingkan dengansukrosa di sel fotosintesis, walaupun hal sebaliknya terjadi pada sel non fotosintesis. Padabeberapa rerumputan dan juga pada beberapa dikotil, pati bukanlah produk utamafotosintesis, namun pada tumbuhan tersebut sukrosa dan polimer fruktosa yang disebutfruktan banyak terdapat di daun dan batang, tapi pati lebih banyak di akar dan biji.

Sintesis sukrosa berlangsung di sitosol, bukan di kloroplas tempat berlangsungnyadaur Calvin. Glukosa dan fruktosa-bebas bukan prazat penting bagi sukrosa, yang pentingsebagai prazat adalah bentuk terfosforilasi dari gula. Glukosa-1-fosfat dan fruktosa-6-fosfatyang diperlukan untuk menghasilkan sukrosa, namun gabungan tersebut tidak secaralangsung sebab sejumlah energi harus disediakan untuk mengaktifkan unit glukosanya.Energi tersebut disediakan oleh uridin terifosfat dan uridin difosfat yakni sebuah nukleosidatrifosfat serupa ATP tetapi mengandung basa pirimidin urasil bukan basa purin adenosin.

3

Gambar 12. Mekanisme Lintasan FotorespirasiSumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga

3





Urutan sintesis pati dari triose fosfat di kloroplas dapat digambarkan seperti gambardiatas, yaitu : Dua molekul triose-P akan mengalami aldolasi oleh enzim aldolasemembentuk satu molekul Fruktose 1.6 bifosfat yang kemudian oleh enzim fructose 1.6 P2fosfatase dalam kloroplas dikalalisis menghasilkan Fruktose-6P dan selanjutnya denganenzim heksosa P isomerase dan glucose P mutase diubah menjadi glucose 1P. Hal pentingialah bahwa glukosa-P kemudian diaktivasi oleh ATP (bukan UTP) dengan adanya enzim

ADP glukose pirofosforilase, enzim spesifik di kloroplas menghasilkan ADP glukose danpirofosfat (Ppi). Terakhir dengan pemanjangan oligomer glukose oleh penambahan satu

molekul glukose pada ikatan (14) dan eliminasi ADP dan seterusnya untukmenghasilkan pati. Pati ini pun lebih lanjut dapat dimetabolismekan untuk menghasilkansucrose di sitosol bila kebutuhan karbon di sitosol melebihi kecepatan asimilasi karbondioksida. Aliran senyawa karbon di sel mesofil tanaman C3 secara ringkas, enzim yangterlibat :

(1) fruktose1.6 P2 fosfatase,(2) ADP glukose-pirofosforilase,(3) fosfofruktokinase,(4) fosfat translokator,

(5) fruktose 1.6 P2 fosfatase sitosol,(6) sukrose P sintetase,

Gambar 13. Jalur lintas Sintesis Pati dan SukrosaSumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga





(7) sukrose sintetase,(8) fruktose 6P-PPi fosfotransferase,(9) fosfofruktose kinase sitosol

Karbohidrat utama yang disimpan pada sebagian besar tumbuhan adalah pati. Di

daun pati terhimpun di kloroplas, dan di organ penyimpanan karbohidrat terhimpun dalambentuk amiloplas yang terbentuk sebagai basil translokasi sukrosa atau karbohidrat lainnya.Pada tumbuhan pati selalu terdapat dalam satu butir atau beberapa butir pati di plastid. Patiterbentuk pada siang hari ketika fotosintesis melebihi laju gabungan antara respirasi dantranslokasi, kemudian sebagian hilang waktu malam melalui kedua proses tersebut. Dua jenis pati dijumpai di sebagian besar butir padi, yaitu amilosa dan amilopiktin.

Pembentukan pati terjadi terutama melalui satu proses yang melibatkan sambunganberulang unit glukosa dari gula nukleotida serupa dengan UDPG yang disebut adenosinediposfoglukosa (ADPG). Pembentukan ADPG berlangsung dengan menggunakan ATP danglukosa-1-fosfat di kloroplas dan plastid lainnya. Reaksinya sebagai berikut :

ADPG + amilosa kecil (unit n-glukosa) → amilosa lebih besar + ADP Pati sintetase yang mengkatalisis reaksi tersebut diaktifkan oleh K+. Hal ini merupakan

alasan mengapa K+

penting bagi tumbuhan.

Sintesis Selulosa





Tahapan sintesis selulosa :1. Transfer sisa glukosil dari glukosa UDP ke lipid “primer” (sitosterol) pada membran

plasma bagian dalam.2. Rantai karbohidrat terelongasi oleh transfer residu glokosil dari glukosa UDP.3. Panjang kritis oligosakarida tercapai.

4. Sitosterol dan oligosakaridanya berpindah dari bagian dalam ke bagian luar membranplasma.5. endo-1,4-glucanase memisahkan rantai oligonukleotida yang masih terikat dengan

lipidnya.6. Polimer bebas lipid dari residu glukosil (akseptor glukan) diperpanjang oleh

penambahan residu glukosil dari glukosa UDP dan keluar sel.7. Lipid dan oligosakarida menjadi rantai selulosa utama.

Sub Bahasan 5 :SINTESIS DINDING SEL POLISAKARIDA: (PEPTIDOGLIKAN BAKTERI)

Dinding sel bakteri (terutama bakteri Gram Positif) memiliki struktur dinding yangtersusun atas polisakarida yang disebut dengan murein atau yang juga lazim disebutpeptidoglikan. Murein terdiri atas rantai polisakarida panjang yang tersusun atas residuasam N-asetilglukosamin (NAG) dan asam N-asetilmuramat (NAM) yang tersusun secarabergantian (berselang-seling). Rantai pentapeptida tertambat pada gugus NAM. Rantaipolisakarida terhubung ke rantai pentapeptida mereka melalui jembatan interpeptida.

Secara keseluruhan proses sintesis peptidoglikan melibatkan delapan tahapan, yang antaralain adalah :

1. Derivate UDP pada asam N-asetilglukosamin (NAG) dan asam N-asetilmuramat(NAM) disintesis di dalam sitoplasma.

2. Asam amino secara berurutan ditambahkan ke UDP-NAM untuk membentuk ranatipentapeptida (dua ujung D-alanin ditambahkan sebagai sebuah dipeptida).

3. NAM-pentapeptida ditransfer dari UDP ke sebuah bactoprenol fosfat pada permukaanmembran.

4. UDP-NAG menambahkan NAG ke NAM-pentapeptida untuk membentuk unit

peptidoglikan yang berulang. Jika sebuah jembatan interpeptida pentaglisin

Gambar 15. Jalur Lintas Sintesis Peptidoglikan BakteriSumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga





diperlukan, glisin akan ditambahkan dengan menggunakan molekul tRNA glisil yangkhusus, bukannya ribosom.

5. Unit berulang Peptidoglikan NAM-NAG yang sudah lengkap kemudianditransportasikan melalui membran ke permukaan sebelah luarnya dengan carrierbactoprenol pirofosfat.

6. Unit peptidoglikan kemudian dilekatkan pada ujung rantai peptidoglikan yang sedangtumbuh untuk memperpanjang dengan satu unit peptidoglikan yang berulang.7. Carrier bactoprenol kembali ke dalam membran. Sebuah fosfat kemudian dilepaskan

selama proses ini untuk memberikan fosfat pada bactoprenol, yang nantinya akanmampu menerima NAM-pentapeptida yang lain.

8. Akhirnya, hubungan silang peptida antara dua peptidoglikan terbentuk melaluitranspeptidasi. ATP digunakan untuk membentuk ujung ikatan peptida di dalammembran. Tidak ada lagi ATP yang diperlukan ketika transpeptidasi terjadi di luar.Proses yang sama terjadi ketika sebuah jembatan dilibatkan, hanya gugus yangbereaksi dengan sub terminal D-alanin yang membedakan.

Sub Bahasan 6 :SINTESIS KARBOHIDRAT TERINTEGERASI

Biosintesis Karbohidrat Terintegrasi adalah proses pembentukan karbohidrat melaluiserangkaian reaksi yang terdapat pada tiga kompartemen atau tiga tempat, yaituGlioksisom, Mitokondria dan Sitosol. Sel tumbuhan dapat membuat heksosa dari 3 atau 4senyawa karbon melalui proses gluconeogenesis. Pada dasarnya glukoneogenesis adalahsintesis glukosa dari senyawa bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asamamino. Biji pada tumbuhan berfungsi menyimpan Lipid dan Protein sebagai sumber energidan sebagai perintis biosintesis karbohidrat selama masa perkecambahan.

1. Glioksisom

Mekanisme :

1. Asam lemak pada lipid dikonversimenjadi Acetyl-CoA melalui reaksi -oksidasi oleh enzim spesisfik yangterdapat dalam glioksisom.

2. Asetil-CoA diubah menjadi Sitrat(turunan asam sitrat) Isositrat.

3. Dari isositrat menghasilkan Succinat(−

2

2−)

4. Suksinat akan berpindah dariglioksisom menuju mitokondria

5. Terbentuk Glioksilat setelah terjadipemisahan antara Suksinat danIsositrat

6. Glioksilat kemudian akan diproseskembali menjadi oxaloasetat untukmembentuk Sitrat dengan bahan Asetil-CoA

Gambar 16. Mekanisme di Glioksisom

Sumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasarbiokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga





2. Mitokondria

Mekanisme :

1. Suksinat yang masuk padamitokondria akan membentuk

Fumarat dengan bantuan Suksinal-CoA2. Fumarat diubah menjadi Malat dan

selanjutnya menjadi Oksaloasetat.3. Pengubahan ini terjadi dibantu oleh

enzim asam asetat.4. Oksaloasetat kemudian berpindah

dari Mitokondria menuju sitosol.5. Sebagian Oksaloasetat dikonversi

kembali dalam mitokondria untukmembentuk Suksinil-CoA

3. Sitosol

Mekanisme :

1. Oksaloasetat yang masuk dikonversimenjadi fosfoenolpiruvat danmenghasilkan CO2.

2. Fosfoenol piruvat masuk dalam prosesglukonegenesis untuk membentukFruktosa-6 Fosfat dan Glukosa - 6Fosfat yang menjadi bahanpembentukan Sukrosa

Gambar 17. Mekanisme di MitokondriaSumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar

biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga

Gambar 18. Mekanisme di SitosolSumber : Lehninger. 1982. Dasar-dasar

biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga





Ringkasan

Karbohidrat marupakan senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen,dan oksigen. Terdiri atas unsur C, H, dan O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, dan

1 atom O. Karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan bakteri yang berperan strukturaldan metabolik. Karbohidrat meliputi sebagian zat-zat yang terdapat di alam terutama berasaldari tumbuhan. Pada tumbuhan terjadi fotosintesis yang akan menghasilkan amilum atauselulosa. Karbohidrat merupakan komponen utama dalam suatu makanan yang merupakansumber energi utama bagi manusia dan makhluk hidup lainnya. Fotosintesis adalah prosessintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O) pada tumbuhan berpigmendengan bantuan energi cahaya matahari. Selain melalui fotosintesis pada tumbuhan,biosintesis karbohidrat terjadi melalui fotorespirasi, sintesis pati, sukrosa, dan selulosa,sintesis dinding sel polisakarida, dan sintesis karbohidrat terintegrasi. Pada reaksi gelapatau siklus calvin terjadi beberapa tahap, yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi RuBP.

Secara umum, tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering.Tumbuhan C4 adalah kelompok tumbuhan yang melakukan persiapan proses reaksi gelap

fotosintesis melalui jalur 4 karbon sebelum memasuki tahap siklus Calvin untukmeminimalkan keperluan fotorespirasi. Sedangkan Crassulacean acid metabolism (CAM),merupakan jenis tumbuhan yang mengambil CO2 pada malam hari, dan mengunakannyauntuk fotosistensis pada siang harinya.

Fotorespirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadipada organ fotosintesis yang terkena sinar matahari dan bergantung sepenuhnya padacahaya. Pada peristiwa ini RuBP mengikat O2 dan menghasilkan CO2 amoniak (NH3)melalui jalur Gliserat dan Glikolat dan berlangsung ketika terdapat sinar mataharibersamaan dengan peristiwa fotosintesis.

Sintesis pati terjadi di kloroplas, sedangkan sintesis sukrosa berlangsung di sitosol,bukan di kloroplas tempat berlangsungnya daur Calvin. Pati lebih lanjut dapatdimetabolismekan untuk menghasilkan sukrosa di sitosol bila kebutuhan karbon di sitosol

melebihi kecepatan asimilasi karbon dioksida. Biosintesis Karbohidrat Terintegrasi adalahproses pembentukan karbohidrat melalui serangkaian reaksi yang terdapat pada tigakompartemen atau tiga tempat, yaitu Glioksisom, Mitokondria dan Sitosol.

Daftar Pustaka

Anonym. 2015. Fotosintesis. [Online], Dari :http://www.biomaterial.lipi.go.id/ilkomers2010materi/SEMESTER%20I/biologi/Kuliah-4_FOTOSINTESIS.pdf [diakses pada 8 Mei 2015, pukul 17.00]

Anonym. 2015. Fotosintesis. [Online], Dari :http://ocw.ipb.ac.id/file.php/10/Biologi/Kuliah_4_Fotosintesis_non_.pdf [diakses pada9 Mei, pukul 14.00]

Campbell, N.A., J.B. Reece & L.G. Mitchell. 2006. Biology. Concepts & Connections.5th Ed. Addison Wesley Longman Inc. pp 118.

Lehninger. 1982. Dasar-dasar biokimia jilid 2 . Jakarta : Erlangga.Nelson DL, Cox MM. 2004. Lehninger Principals of Biochemistry Fourth Edition. New York:

W.H. PublisherWirahadikusumah, M. 1985. Biokimia: metabolisme, energi, karbohidrat, dan lipid. Penerbit

ITB. Bandung. pp 96-118.




http://ocw.ipb.ac.id/file.php/10/Biologi/Kuliah_4_Fotosintesis_non_.pdf





LTM Biosintesis Karbohidrat - Pangiastika

Documents

Transcript of LTM Biosintesis Karbohidrat - Pangiastika