TUGAS BIOLOGI“METABOLISME”

DI SUSUN OLEH :

Henra Setia NugrahaXII IPA 3

SMA NEGERI 1 KUNINGAN

1. Jelaskan berlangsungnya reaksi Glikolisis !

Glikolisis adalah peristiwa pengubahan satu molekul glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi dua molekul asam piruvat (terdiri dari 3 atom C), 2 molekul NADH dan 2 (dua) molekul ATP. NADH adalah singkatan dari nikotinadenin dinukleotida H yang merupakan sumber elektron berenergi tinggi. Sedangkan ATP adalah singkatan dari adenosin trifosfat, yang merupakan senyawa berenergi tinggi.

Selama glikolisis, dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan tubuh. Seluruh proses glikolisis tanpa memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis berlangsung di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir glikolisis adalah asam piruvat. Perhatikan Gambar 1.5.

Senyawa selain glukosa, misalnya fruktosa, manosa, galaktosa, dan lemak dapat pula mengalami metabolisme melalui jalur glikolisis dengan bantuan enzim-enzim tertentu.

Gambar 1.5 Skema Reaksi Glikolisis

2. Jelaskan berlangsungnya reasi terang dalam fotosintesis !

         Terjadi bila terdapat sinar, misalkan sinar matahari. Selama tahap ini klorofil didalam membrane gana menyerap sinar merah dan nila yang bergelombang panjang pada spectrum sinar.Energy yang ditangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Pemecahan ini disebut fotolisis. Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hydrogen dan oksigen. Reaksi fotolisis dapat ditulis dengan persamaan:2 H2O 2 H2 + O2

         H2 yang terlepas ditampung oleh koenzim NADP. Dalam hal ini, NADP bertindak sebagai akseptor H2, bentuknya berubah menjadi NADPH2 dan O2tetap dalam keadaan bebas.NADP (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat) merupakan koenzim yang penting peranannya dalam kegiatan oksidasi reduksi dan banyak terdapat dalam sel hidup. Selama proses tersebut dihasilkan ATP.

REAKSI TERANG

Tahap pertama dari system fotosintesis adalah reaksi terang Reaksi ini memerlukan molekul air

Reaksi ini sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari.

Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau.

Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi

Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem

Dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I.

fotosistem I dan II sebagai sistem pembawa elektron

Fotosistem terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP sintase.

Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer,

sedangkan fotosistem I 700 nanometer.

Kedua fotosistemini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II(P.680)

Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron.

Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan pertukaran energi dalam sel.

Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti.

Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.

Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida

Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH

Jadi P 700 ( Photosistem I ) menhasilkan NADPH2 , sedang Phoyosistem II (P 680) menghasilkan Oksigen dan ATP

Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH2.

ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagaienergi dalam reaksi gelap

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas.

Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana

3. Jelaskan berlangsungnya reaksi gelap !

Blackman (1905) adalah seorang ahli membuktikan bahwa reduksi dari CO2 ke CHO berlangsung tanpa sinar. Sehingga reaksi gelap disebut pula sebagai reaksi blackman atau reduksi CO.Bila reaksi terang (Hill) dan reaksi gelap (blackman) digabung maka reaksinya sebagai berikut:

Hill:2 H2O 2 NADP H2 + O2

Balckman:CO2 + 2 NADP H2 + O2 2 NADP + H2 + CO + O + H2 + O2

Penggabungan :2 H2O + CO CH2O + H2O + O2

Bila baris terakhir ini dikalikan 6 , maka kita akan memperoleh:12 H2O + 6 CO2 (CH2O)6 + 6 H2 + 6 O2

                                          '

'         B. Andrew dan Melvin Calvin (1950) dari universitas kalifornia mengemukakan fiksasi CO2pada proses foto sintesis / asimilasi C. siklus asimilasi C dalam organism fotoautotrof dapat digambarkan sbb:

                                         

                    

           

        Reaksi gelap merupakan penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tersebut. Dalam peristiwa ini , penyusutan CO2 tidak membutuhkan sinar , sehingga reaksi tersebut dinamakan reaksi gelap.

Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang

disebut stroma.

Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas.

Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme.

Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.

Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap.

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

Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2 dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil

6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).

Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).

Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.

Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6).

10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP)

Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi ribulosa difosfat (RDP),

RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO2 lagi , begitu setrusnya.

Reaksi gelap ini menghasilkan APG (asam fosfogliserat), ALPG (fosfogliseraldehid), RDP (ribulosa difosfat), dan glukosa (C6H12O6).

4. Apakah perbedaan respirasi aerobic dan anaerobic(dalam bentuk table)

Respirasi aerob Respirasi anaerobMembutuhkan O2 dan udara bebas untuk oksidasi makanan

Tidak membutuhkan O2

menghasilkan 38 ATP menghasilkan 2 ATP dai tiap-tiap tahapnyaMembebaskan CO2 dan H2O (secara sempurna)

Tidak sempurna memecah glukosa menjadi CO2 dan H2O

hidrogen yang dibebaskan akan bergabung dengan O2 membentuk H2O

hydrogen akan bergabung dengan produk antara (asam piruvat/asetal dehida) membentuk asam laktat dan etanol

Terjadi pada mitokondria Terjadi pada sitoplasma

5. Jelaskan perbedaan fotosintesis dan kemosintesis (dalam bentuk table) !

Factor pembanding Fotosintesis Kemosintesis

Bahan dasar CO2 dan H2O CO2 dan H2OSumber energy Sinar matahari Zat-zat kimiaPelaku Tumbuhan berklorofil Tumbuhan tak berklorofilHasil Karbohidrat/glukosa glukosa

6. Bagaimana cara membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan oksigen dan amilum.

Pada tahun 1860, Julius van sach membuktikan bahwa proses fotosintesis menghasilkan amilum, caranya daun yang sebagian dibungkus kertas timah kemudian dibiarkan terkena cahaya matahari sejak pagi hari dan dipetik d sore hari daun tersebut kemudian direbus untuk mematikan sel-selnya, selanjutnya daun tersebut dimasukan ke dalam alkhohol agar klorofilnya larut sehingga daun tersebut menjadi pucat. Saat itu daun ditetesi iodine, bagian yang sebelumnya ditutup warnanya menjadi biru kehitaman. Warna itu menandakan bahwa daun tersebut terdapat amilum.

Pada tahun 1822, Engelmann melakukan percobaan dengan menggunakan alga spirogyra. Alga tersebut mempunyai kloroplas seperti spiral. Hanya kloroplas yang terkena cahaya yang mengeluarkan oksigen. Hal tersebut dibuktikan dengan banyaknya bakter suka oksigen yang berkerumun di bagian kloroplas yang terkena cahaya.

7. Bagaimana perbedaan jumlah energy yang dihasilkan pada metabolism karbohidrat, lemak dan protein.Katabolisme lemak menghasilkan = 44 ATP dan glikolisis

8 ATP dan siklus krebs36 ATP (jumlah)

Katabolisme protein menghasilkan = 36 ATP dan siklus krebs

8. Apakah perbedaan katabolisme lemak dan protein

Proses katabolisme protein diawali dengan tahap transmilasi dan deaminasi oksidatif. Sebelum gugusan amino dan amino dilepas, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga yang diubah menjadi asetil koenzim A. gugus amino yang dilepas dari asam amino yang dibawa kehati untuk diubah menjadi amoniak (NH3) dan dibuang lewat urine. Sedangkan katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan lemak menjadi gliserol dehid 3 fosfat dan selanjutnya mengikuti glikolisis sehingga terbentuk piruvat. Sedangkan asam lemak dapat dipecah menjadi molekul-molekul dengan 2 atom C, molekul dengan 2 atom C ini kemudian diubah menjadi asetil koenzim A.

9. Jelaskan proses katabolisme protein dalam tubuh

Protein yang terdapat di dalam sel dan makanan didegradasi menjadi monomer penyusunnya, yaitu asam amino, oleh enzim protease. Protease tersebut dapat berada di dalam lisosom maupun dalam lambung dan usus. Asam amino dihasilkan dari proses hidrolisis protein. Setelah gugus amin dilepas dari asam amino, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga yang diubah menjadi asetil koenzim A. Gugus amin yang dilepas dari asam amino dibawa ke hati untuk diubah menjadi amonia (NH3) dan dibuang lewat urin. Satu gram protein menghasilkan energi yang sama dengan 1 gram karbohidrat yaitu 4,1 kkal. Katabolisme protein pertama kali berlangsung di dalam lambung. Di tempat ini, pepsin memecah protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di sisi gugus amin bebas. Selanjutnya, di dalam usus protein juga dipecah oleh tripsin dan senyawa ini dipecah kembali oleh aktivitas aminopeptidase menjadi asam amino-asam amino bebas. Produk ini kemudian melalui dinding usus halus masuk ke dalam aliran darah menuju ke berbagai organ lalu ke sel. Beberapa asam amino mengalami proses deaminasi dan dekarboksilasi. Proses deaminasi asam amino dapat terjadi secara oksidatif dan nonoksidatif. Contoh asam amino yang mengalami proses deaminasi oksidatif adalah asam glutamat. Reaksi pemecahan asam glutamat dikatalis oleh enzim L-glutamat dehidrogenase yang dibantu oleh NAD atau NADP. Dekarboksilasi asam amino merupakan cara lain dalam degradasi asam amino protein menghasilkan limbah nitrogen berupa amonia. Senyawa ini bersifat racun bagi organisme tertentu. Agar tidak membahayakan tubuh, biasanya gugus amino diekskresi dari tubuh dalam bentuk urea, yaitu suatu senyawa yang larut dalam air dan bersifat notoksik. Pembentukan urea dimulai dari reaksi antara gugus amino dengan karbon dioksida. Urea yang terbentuk biasanya dikeluarkan dari tubuh melalui urin.

Perhatikan Gambar 1.11.

Asam amino dihasilkan dari proses hidrolisis protein. Setelah gugus amin dari asam amino dilepas, beberapa asam amino diubah menjadi asam piruvat dan ada juga yang diubah menjadi asetil koenzim A. Gugus amin yang dilepas dari asam amino dibawa ke hati untuk diubah menjadi amonia (NH3) dan dibuang lewat urin.