MAKALAH BIOLOGI

KEMOSINTESIS

Disusun oleh :

1. Aini Laksmita

2. Dhani Novriani

3. Dini Novalia

4. Fitri Febriana

5. Inneka Intan Fernanda

6. Vishal Aditya

Kelas XII IPA 1

MADRASAH ALIYAH NEGERI BATANG

TAHUN PELAJARAN 2013 / 2014

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

rahmat dan bimbingannya sehingga Penulis dapat menyelesaikan Makalah ini.

Dalam pembuatan Makalah yang berjudul “Kemosistesis” ini mudah-mudahan

Penulis bisa memahami dan mendapatkan hasil maksimal. Tugas Makalah yang di

berikan guru kepada Penulis ini sangat membantu Penulis dalam kegiatan belajar

mengajar. Mudah-mudahan dengan adanya tugas yang di berikan guru, Penulis bisa

mendapatkan banyak ilmu dan pengetahuan, yang bermanfaat untuk Penulis.

Penulis telah berusaha menyajikan yang terbaik, namun Penulis menyadari masih

jauh dari kesempurnaan, karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik pembaca

untuk kesempurnaan tugas yang telah Penulis selesaikan. Penulis mengucapkan terima

kasih.

Batang, September 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kemosintesis sendiri sebenarnya merupakan reaksi dengan mekanisme

anabolisme. Ia merupakan prosesi konversi secara biologis suatu molekul karbon

atau juga bisa lebih, senyawa nitrogen juga sumber makanan dikonversi menjadi

senyawa organik dengan jalan oksidasi. Kemosintesis merupakan reaksi

anabolisme dengan memakai energi kimia. Energi tersebut merupakan sejenis

energi yang didapatkan dari reaksi kimia yakni oksidasi. Organisme yang

melakukan proses kemosintesis sendiri disebut dengan nama kemoautotrof,

khususnya bagi organisme auotrof.

Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa kemampuan untuk melakukan

kemosintesis hanya bisa dilakukan oleh beberapa jenis organisme tepatnya

mikroorganisme. Misalnya bakteri belerang jenis nonfotosintetis bernama

Thionacillus dan juga bakteri nitrogen bernama nitrosomonas juga nitrosococcus.

Mereka merupakan mikro-organisme dengan habitat lautan. Mereka melakukan

proses kemosintesis dalam rangka memperoleh biomassa yang bersumber dari

satu atau dua molekul karbon. Mahluk laut ini dibedakan atas dua kategori yakni

yang pertama, mikro-organism yang berada di wilayah dimana jarang terdapat

molekul hydrogen sehingga energi yang tersedia di sana hanyalah energi hasil

reaksi H2 juga CO2. Kedua energi tersebut cukup besar dalam melaksananan

proses produksi biomassa.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Kemosintesis

Kemosintesis adalah sintesis (anabolisme) dengan menggunakan sumber

energi berasal dari reaksi kimia eksergonik. Reaksi kimia eksergonik adalah

oksidasi senyawa anorganik, misalnya ion amonium, besi (Fe ), atau belerang

(S). Kemosintesis dapat dilakukan oleh beberapa bakteri kemosintetik.

Bakteri kemosintetik berperan penting pada daur biogeokimia. Misalnya,

bakteri belerang mengubah belerang menjadi sulfat, yang kemudian dapat

digunakan oleh tanaman untuk sintesis protein.

Reaksi kemosintesis pada bakteri belerang berlangsung sebagai berikut.

Bakteri nitrogen, seperti Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi

hasil dengan cara mengoksidasi NH3 yang telah bereaksi dengan CO2 dan

membentuk amonium karbonat ((NH4)2CO3).

Jenis bakteri lain yang mampu melaksanakan kemosintesis antara lain Nitrobacter.

Bakteri ini mampu mengoksidasi senyawa nitrit dalam mediumnya. Hasilnya

adalah senyawa nitrat dan membebaskan energi yang akan dipergunakan untuk

menyintesis senyawa organik.

B. Metabolisme Lemak

Seperti halnya karbohidrat, lemak merupakan substrat penting dalam proses

respirasi. Lemak disintesis dari karbohidrat atau protein melalui asetil koenzim A

dan gliserol yang berasal dari fosfogliseraldehid ( PGAL ), di mana PGAL

merupakan senyawa antara dalam tahap glikolisis dan daur krebs. Secara 

kimiawi, lemak tersusun dari penggabungan suatu asam lemak dengan gliserol.

Agar dapat digunakan sebagai substrat respirasi ( reaksi katabolitik ) lemak

terlebih dahulu dibongkar menjadi asam lemak dan gliserol. Kemudian gliserol

diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat, untuk selanjutnya diubah menjadi

fosfogliseraldehida yang merupakan zat antara pada tahap glikolisis dan daur

krebs. Sementara itu asam lemak diubah menjadi molekul asetil ko A dan masuk

ke jalur respirasi.

C. Metabolisme Protein

Berbeda dengan lemak, protein merupakan molekul yang pembentukannya

melibatkan DNA, RNA dan ribosom. Protein di dalam sel tersusun dari asam

amino. Beberapa asam amino dapat diubah menjadi glukosa  ( alanin, serin, glisin,

sistein, metionin dan triptofan ). Dan beberapa asam amino lainnya seperti : 

fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin dapat diubah menjadi asam lemak.

Dalam reaksi katabolitik, protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino ini

dapat masuk ke jalur respirasi  melalui cara transaminasi ( pemindahan gugus

amin-NH2 ) maupun deaminasi ( pembuangan gugus amin ). Asam amino seperti 

alanin, serin, glisin, sistein diubah menjadi asam piruvat dan masuk ke dalam

mitokondria untuk dimanfaatkan dalam respirasi. Sedangkan asam amino seperti

fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin diubah menjadi asetil ko A untuk

selanjutnya mengikuti jalur respirasi.

D. Metabolisme Karbohidrat

Dalam proses repirasi, karbohidrat merupakan molekul pertama yang

menjadi substrat respirasi, Jika karbohidrat habis maka baru lemak yang akan

dioksidasi. Jika karbohidrat dan lemak sudah tidak ada lagi maka protein akan

dibongkar menjadi asam amino untuk dioksidasi.

E. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat, Lemak dan Protein

Di dalam sel, reaksi-reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain,

melainkan membentuk jejaring yang saling berkaitan. Kalau pun terjadi

pemisahan jalur metabolisme, hal tersebut lebih disebabkan oleh perbedaan lokasi

terjadinya reaksi metabolisme. Didalam tubuh manusia terjadi metabolisme

karbohidrat, yaitu katabolisme karbohidrat dan anabolisme karbohidrat. Contoh

katabolisme karbohidrat yaitu proses respirasi sel. Sedangkan contoh anabolisme

karbohidrat yaitu pembentukan glikogen dan glukosa.  Perhatikan bagan pada

Gambar 2.28.

Selain terjadi metabolisme karbohidrat, di dalam tubuh manusia juga

terjadi metabolisme lemak dan protein. Bagaimana hubungan atau keterkaitan

antara metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein? Perhatikan Gambar 2.29.

Karbohidrat, lemak dan protein bertemu dalam proses metabolisme, yaitu

di dalam siklus krebs. Sebagian besar pertemuannya langsung melalui pintu

gerbang utama siklus krebs, yaitu asetil koenzim A. Akibatnya, ketiga zat tersebut

dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Karbohidrat

dapat disintesis dari lemak dan protein. Lemak dapat disintesis dari karbohidrat

dan protein. Protein dapat disintesis dari karbohidrat dan lemak. Untuk lebih

memahaminya, coba perhatikan diagram di bawah ini :

Sintesis lemak dari karbohidrat dimulai saat karbohidrat berupa glukosa

diuraikan menjadi asam piruvat. Asam piruvat akan diubah menjadi gliserol.

Selain diubah menjadi asam piruvat, sebagian glukosa juga diubah menjadi gula

fosfat yang selanjutnya akan menjadi asetil koenzim A. Asetil koenzim A akan

menjadi asam lemak. Gliserol dan asam lemak akan menjadi lemak.

Sintesis lemak dari protein dimulai saat protein diuraikan menjadi asam

amino oleh enzim protease. Asam amino yang terbentuk akan mengalami

deaminasi. Selanjutnya, masuk ke dalam siklus krebs menjadi asam piruvat yang

akhirnya menjadi asetil koenzim A. Asetil koenzim A akan diubah menjadi asam

lemak. Beberapa jenis asam amino seperti serin, alanin, dan leusin dapat terurai

menjadi asam piruvat. Asam piruvat akan diubah menjadi gliserol. Gliserol dan

asam lemak akan membentuk lemak.

Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel melibatkan asam

deoksiribonukleat [ADN]/deoxyribonucleic [DNA], asam ribonukleat

[ARN]/ribonucleic acid [RNA], dan ribosom. Penggabungan molekul-molekul

asam amino dalam jumlah besar akan membentuk polipeptida. Pada dasarnya,

protein adalah suatu polipeptida. Setiap sel dari organisme mampu untuk

mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis

protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat yang

Lemak

Asam Amino

Karbohidrat

Gula fosfat

Gliserol

Asam Lemak Asetil Koenzim A

Asam Piruvat

ATP

Protein

berperan penting sebagai pengatur sintesis protein. Substansi tersebut adalah ADN

dan ARN.

Sintesis karbohidrat dari lemak merupakan proses yang menarik karena

terjadi sebagian besar di spora jamur dan biji yang kaya lemak serta dibeberapa

bakteri. Tetapi tidak pada manusia atau hewan. Sebagian besar reaksi yang

diperlukan untuk mengubah lemak menjadi karbohidrat terjadi dalam glioksisom.

Sintesis karbohidrat dari asam-asam amino glikogenik yang berasal dari protein

terjadi melalui proses glukoneogenesis.

F. Perbandingan Jumlah Energi yang Dihasilkan oleh Katabolisme

Karbohidrat, Lemak dan Protein

1. Perbandingan jumlah energi menggunakan asam lemak heksanoat

Asam lemak heksanoat

Dibandingkan protein dan karbohidrat, mengkonsumsi makanan yang

mengandung lemak lebih memberikan rasa kenyang. Rasa kenyang tersebut

disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang

lebih besar dibandingkan dengan metabolisme karbohidrat dan protein. Lemak

adalah senyawa karbon yang paling tereduksi, sedangkan karbohidrat dan protein

adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih

banyak menyimpan energi dan jika dibakar sempurna akan membebaskan energi

lebih banyak. Hal itu disebabkan oleh pembebasan elektron yang Iebih hanyak.

Jumlah elektron yang dibebaskan menyatakan jumlah energi yang

dihasilkan. Mari kita lihat pembandingan jalannya metabolisme senyawa karbon

yang sama-sama memiliki 6 karbon. Glukosa mewakili karbohidrat, asam

heksanoat mewakili lemak, dan asam glutamat mewakili protein.

Lihat Gambar 2.30. Gambar 2.30 (a) Glukosa mewakili karbohidrat, (b)

asam heksanoat mewakili lemak, dan (c) asam glutamat mewakili protein.

(a) Glukosa (karbohidrat) lebih banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit

hidrogen terikat ( lebih teroksidasi ) di banding lemak.

(b) Asam heksanoat ( lemak ) lebih banyak mengandung hidrogen terikat ( lebih

tereduksi dibanding karbohidrat dan protein )

(c) Asm glutamat ( protein ) lebih banyak mengandung oksigen ( lebih teroksidasi

) di banding lemak.

Di dalam sel, bahan bakar sel dapat berasal dan karhohidrat, protein,

maupun lemak tergantung dan makanan yang dikonsumsi. Katabolisme

karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan

asetil koenzim A. Asetil KoA yang menjadi bahan baku siklus Krebs untuk

menghasilkan energi dapat berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun

lemak. Titik temu berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling

menggantikan ‘bahan bakar’ dalam sel. Selain itu, hasil katabolisme karbohidrat,

protein, dan lemak berguna menghasilkan senyawa-senyawa antara yang dapat

membentuk ATP, komponen hemoglobin, hormon, maupun komponen sel

lainnya. Kita lihat bahwa dengan jalur katabolisme yang berbeda, glukosa dan

asam glutamat menghasilkan jumlah ATP yang sama, yaitu 36 ATP.

2. Perbandingan jumlah energi menggunakan asam lemak tristearin

Asam lemak tristearin

Dari ketiga substrat respirasi, karbohidrat merupakan substrat respirasi

yang utama. Jumlah energi yang dihasilkan oleh setiap gram protein setara dengan

jumlah energi yang dihasilkan oleh setiap gram karbohidrat, yaitu + 4,1 kkal.

Sementara, setiap gram lemak bila dioksidasi akan menghasilkan 2 kali lipat dari

jumlah energi yang dihasilkan oleh karbohidrat dan protein setiap gramnya yaitu

+ 9,3 kkal. 1 Molekul lemak + 2H2O à 2 C6H12O6 ( glukosa ). Perbandingan C :

H : O molekul lemak ( misalnya : tristerin ) adalah 57 : 110 : 6. Pada molekul

karbohidrat perbandingan C : H : O adalah 6 : 12 : 6 . Itulah sebabnya energi yang

digunakan dalam oksidasi lemak jauh lebih banyak. Rantai asam lemak yang

banyak mengandung gugus –CH2  merupakan bentuk penyimpanan yang ideal

untuk surplus energi metabolic. Zat ini dalam bentuk sangat tereduksi, sehingga

energi yang dihasilkan juga besar.

Di sisi lain, lemak disimpan dalam bentuk paling pekat dan sedikit

mengandung air, di mana energi potensial dapat disimpan. Sementara itu, pada

oksidasi protein di dalam tubuh produk akhir katabolismenya adalah urea dan

senyawa nitrogen lainnya, ditambah CO2 dan H2O. Itulah sebabnya nilai kalori

protein dalam tubuh hanya + 4,1kkal / gram.

Catatan : setiap penggunaan per liter O2 untuk katabolisme, akan membebaskan

energi sebesar 4,82 kalori ( 4,82 kkal ).

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari pembahasan di atas dapat penulis simpulkan bahwa, kemosintesis

merupakan contoh reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah

konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau

metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik

dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya gas hidrogen,

hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, daripada cahaya matahari,

seperti pada fotosintesis. Dalam penjelasan yang lebih sederhana, kemosintesis

adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan

pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi

oksidasi.

Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof.

Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis

mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (Thiobacillus) dan

bakteri nitrogen (Nitrosomonas dan Nitrosococcus). Banyak mikroorganisme di

daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari

satu molekul karbon. Dua kategori dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang

jarang tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan

H2 (yang mengawali produksi metana, CH4) dapat menjadi cukup besar untuk

menjalankan produksi biomassa. Kemungkinan lain, dalam banyak lingkungan

laut, energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti

hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik

bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi

O2 yang mereka butuhkan.