ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Metabolisme dan Katabolisme

•Download as PPTX, PDF•
•
RahmaniarNia
RahmaniarNia

Dokumen tersebut membahas tentang metabolisme sel dan katabolisme. Secara ringkas, dokumen menjelaskan bahwa metabolisme adalah serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel yang meliputi anabolisme dan katabolisme. Katabolisme merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik lebih sederhana untuk menghasilkan energi melalui respirasi aerob atau anaerob.

1 of 21
Downloaded 524 times
Metabolisme Sel dan Katabolisme Tugas kelompok Biologi Metri Siraw Arif Rahmaniar Sri Ayuni
1. METABOLISME
A. Pengertian Metabolisme Metabolisme merupakan rangkaian reaksi kimia yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri dengan produk akhir, yang terjadi dalam sel. Perlu Anda ketahui reaksi tersebut meliputi reaksi penyusunan energi (anabolisme) dan reaksi penggunaan energi (katabolisme). Dalam reaksi biokimia terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain, misalnya energi kimia dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat (ATP) diubah menjadi energi gerak untuk melakukan suatu aktivitas seperti bekerja, berlari, jalan, dan lain-lain. Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan dan manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara sintesis (anabolisme) dan respirasi (katabolisme). METABOLISME
B. ENZIM DAN ATP
1. Enzim Enzim merupakan biokatalisator atau katalis organik yang dihasilkan oleh sel. Katalis adalah zat kimia yang mempercepat reaksi , tetapi zat tersebut tidak ikut bereaksi. Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. 1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia. 2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama. Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.
1. Apoenzim Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya. 2. Koenzim Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat.
Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen. Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat).
Sifat-sifat Enzim a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. b. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja. c. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit. e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa- senyawa lain. f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat.
Cara Kerja Enzim Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi) dari EA1 menjadi EA2. (Lihat Gambar 2.4). Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks dengan substrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzim dilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks baru dengan substrat yang lain.
Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer. Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi.
a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key theory) Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim. b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory) Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut.
2. Energi Salah satu senyawa berenergi dalam tubuh adalah ATP (AdhenosinTriphosphat). ATP merupakan ikatan molekul fosfat dengan senyawa adenosin. Adenosin terdiri atas adenin dan ribosa. Ikatan ATP bersifat labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya. Terlepasnya satu gugus fosfat mengakibatkan ATP menjadi ADP (Adenosin diFosfat). Hidrolisis ATP menjadi ADP, diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kilokalori/mol. Energi bebas hasil pemecahan ATP digunakan untuk berbagai reaksi endergonik di dalam sel, seperti biosintetis molekul, transpor aktif pada membran dan aktivitas mekanik seperti kontraksi otot yang bersifat endorgonik sehingga membutuhkan energi dari reaksi katabolik seperti proses glikolisis.
2. KATABOLISME KARBOHIDRAT
Katabolisme adalah serangkaian proses kimia yang terjadi dalam tingkat seluler yang bertujuan mengubah materi organik yang kompleks menjadi materi anorganik yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi.
A. Respirasi Aerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang menggunakan oksigen dan menggunakan karbondioksida . Sebagai hasil oksidasi mitokondria terbentuk ATP. Suatu proses katabolisme yang memecah substrat seperti karbohidrat di dalam sel disebut respirasi sel. Reaksi katabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut. C6H12O6+6O2 --> 6CO2+6H2O+E (Energi) Energi yang dibebaskan dari reaksi katabolisme di atas akan disimpan dalam bentuk molekul fosfat berenergi tinggi yang disebut ATP (adenosin triphosphat). Energi kimia yang dibebaskan, kemudian dimanfaatkan sel tubuh untuk melangsungkan berbagai jhenis kerja biologi di dalam sel. Oleh karena itu, reaksi katabolisme disebut juga reaksi disimilasi.
Respirasi sel melibatkan berbagai enzim dan terdiri atas tahapan-tahapan, yaitu reaksi glikolisis, reaksi dekarboksilasi oksidatik, siklus Krebs, dan transpor elektron. a. Glikolisis, yaitu penguraian molekul glukosa menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Glikolisis terjadi di sitoplasma.
b. Reaksi dikarboksilasi oksidatif Setelah melalui tahap glikolisis, piruvat memasuki mitokondria jika ada oksigen molekuler. Di dalam mitokondria, piruvat mula-mula diubah menjadi suatu senyawa yang disebut asetil KoA. Reaksi ini disebut reaksi dikarboksilasi oksidatif. Selanjutnya asetil KoA siap memberikan asetatnya ke dalam siklus krebs untuk oksidasi lebih lanjut dalam rangkaian proses yang disebut siklus krebs atau siklus trikarboksilat. c. Siklus krebs, merupakan proses pengubahan asetil KoA menjadi CO2 yang disertai dengan pembebasan energi. Asetil koA yang terdapat di dalam mitokondria bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilakan asam sitrat. Langkah berikutnya asam sitrat diuraikan sehingga terbentuk oksaloasetat kembali. Hasil akhir siklus krebs adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. Selanjutnya NADH dan FADH masuk ke sistem transpor elektron. Siklus krebs terjadi di mitokondria.
d. Transpor elektron, berlangsung di membran dalam mitokondria. Molekul hidrogen yang dihasilkan pada siklus krebs yang terdapat dalam NADH dan FADH2 diubah menjadi elektron dan proton. Pada sistem ini, oksigen adalah aseptor hidrogen yang terakhir, kemudian hidrogen bereaksi dengan oksigen membentuk air. Dalam proses ini dihasilkan 34 ATP.
Respirasi Anaerob (Fermentasi) Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat tersebut akan masuk ke dalam siklus Krebs jika ada oksigen. Namun, jika kondisi lingkungannya kurang oksigen, asam piruvat yang terbentuk harus melintasi jalur lain, yaitu respirasi anaerob. Pada proses ini asam piruvat bertindak sebagai akseptor hydrogen dan memerlukan enzim (fermen) sehingga respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Pada respirasi anaerob, asam piruvat direduksi menjadi asam laktat. Respirasi anaerob menghasilkan energi lebih sedikit dibandingkan reaksi aerob. Setiap molekul glukosa hanya menghasilkan 2 ATP yang dihasilkan pada tahap glikolisis.
Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alcohol. 1. Fermentasi asam laktat Reaksi: C6H12O6 --> 2CH3CH(OH)COOH + 2ATP asam laktat 2. Fermentasi alkohol Reaksi: C6H12O6 --> 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP alkohol Respirasi anaerob sangat merugikan sel karena dihasilkan senyawa yang dapat menjadi racun bagi sel, contohnya alcohol. Selain itu dalam jumlah mol zat yang sama akan dihasilkan energy lebih rendah.
TERIMA KASIH

More Related Content

Metabolisme dan Katabolisme

  • 1. Metabolisme Sel dan Katabolisme Tugas kelompok Biologi Metri Siraw Arif Rahmaniar Sri Ayuni
  • 3. A. Pengertian Metabolisme Metabolisme merupakan rangkaian reaksi kimia yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri dengan produk akhir, yang terjadi dalam sel. Perlu Anda ketahui reaksi tersebut meliputi reaksi penyusunan energi (anabolisme) dan reaksi penggunaan energi (katabolisme). Dalam reaksi biokimia terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain, misalnya energi kimia dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat (ATP) diubah menjadi energi gerak untuk melakukan suatu aktivitas seperti bekerja, berlari, jalan, dan lain-lain. Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan dan manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara sintesis (anabolisme) dan respirasi (katabolisme). METABOLISME
  • 5. 1. Enzim Enzim merupakan biokatalisator atau katalis organik yang dihasilkan oleh sel. Katalis adalah zat kimia yang mempercepat reaksi , tetapi zat tersebut tidak ikut bereaksi. Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. 1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia. 2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama. Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.
  • 6. 1. Apoenzim Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya. 2. Koenzim Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat.
  • 7. Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen. Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat).
  • 8. Sifat-sifat Enzim a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. b. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja. c. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit. e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa- senyawa lain. f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat.
  • 9. Cara Kerja Enzim Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi) dari EA1 menjadi EA2. (Lihat Gambar 2.4). Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks dengan substrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzim dilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks baru dengan substrat yang lain.
  • 10. Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer. Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi.
  • 11. a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key theory) Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim. b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory) Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut.
  • 12. 2. Energi Salah satu senyawa berenergi dalam tubuh adalah ATP (AdhenosinTriphosphat). ATP merupakan ikatan molekul fosfat dengan senyawa adenosin. Adenosin terdiri atas adenin dan ribosa. Ikatan ATP bersifat labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya. Terlepasnya satu gugus fosfat mengakibatkan ATP menjadi ADP (Adenosin diFosfat). Hidrolisis ATP menjadi ADP, diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kilokalori/mol. Energi bebas hasil pemecahan ATP digunakan untuk berbagai reaksi endergonik di dalam sel, seperti biosintetis molekul, transpor aktif pada membran dan aktivitas mekanik seperti kontraksi otot yang bersifat endorgonik sehingga membutuhkan energi dari reaksi katabolik seperti proses glikolisis.
  • 14. Katabolisme adalah serangkaian proses kimia yang terjadi dalam tingkat seluler yang bertujuan mengubah materi organik yang kompleks menjadi materi anorganik yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi.
  • 15. A. Respirasi Aerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang menggunakan oksigen dan menggunakan karbondioksida . Sebagai hasil oksidasi mitokondria terbentuk ATP. Suatu proses katabolisme yang memecah substrat seperti karbohidrat di dalam sel disebut respirasi sel. Reaksi katabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut. C6H12O6+6O2 --> 6CO2+6H2O+E (Energi) Energi yang dibebaskan dari reaksi katabolisme di atas akan disimpan dalam bentuk molekul fosfat berenergi tinggi yang disebut ATP (adenosin triphosphat). Energi kimia yang dibebaskan, kemudian dimanfaatkan sel tubuh untuk melangsungkan berbagai jhenis kerja biologi di dalam sel. Oleh karena itu, reaksi katabolisme disebut juga reaksi disimilasi.
  • 16. Respirasi sel melibatkan berbagai enzim dan terdiri atas tahapan-tahapan, yaitu reaksi glikolisis, reaksi dekarboksilasi oksidatik, siklus Krebs, dan transpor elektron. a. Glikolisis, yaitu penguraian molekul glukosa menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Glikolisis terjadi di sitoplasma.
  • 17. b. Reaksi dikarboksilasi oksidatif Setelah melalui tahap glikolisis, piruvat memasuki mitokondria jika ada oksigen molekuler. Di dalam mitokondria, piruvat mula-mula diubah menjadi suatu senyawa yang disebut asetil KoA. Reaksi ini disebut reaksi dikarboksilasi oksidatif. Selanjutnya asetil KoA siap memberikan asetatnya ke dalam siklus krebs untuk oksidasi lebih lanjut dalam rangkaian proses yang disebut siklus krebs atau siklus trikarboksilat. c. Siklus krebs, merupakan proses pengubahan asetil KoA menjadi CO2 yang disertai dengan pembebasan energi. Asetil koA yang terdapat di dalam mitokondria bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilakan asam sitrat. Langkah berikutnya asam sitrat diuraikan sehingga terbentuk oksaloasetat kembali. Hasil akhir siklus krebs adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. Selanjutnya NADH dan FADH masuk ke sistem transpor elektron. Siklus krebs terjadi di mitokondria.
  • 18. d. Transpor elektron, berlangsung di membran dalam mitokondria. Molekul hidrogen yang dihasilkan pada siklus krebs yang terdapat dalam NADH dan FADH2 diubah menjadi elektron dan proton. Pada sistem ini, oksigen adalah aseptor hidrogen yang terakhir, kemudian hidrogen bereaksi dengan oksigen membentuk air. Dalam proses ini dihasilkan 34 ATP.
  • 19. Respirasi Anaerob (Fermentasi) Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat tersebut akan masuk ke dalam siklus Krebs jika ada oksigen. Namun, jika kondisi lingkungannya kurang oksigen, asam piruvat yang terbentuk harus melintasi jalur lain, yaitu respirasi anaerob. Pada proses ini asam piruvat bertindak sebagai akseptor hydrogen dan memerlukan enzim (fermen) sehingga respirasi anaerob disebut juga fermentasi. Pada respirasi anaerob, asam piruvat direduksi menjadi asam laktat. Respirasi anaerob menghasilkan energi lebih sedikit dibandingkan reaksi aerob. Setiap molekul glukosa hanya menghasilkan 2 ATP yang dihasilkan pada tahap glikolisis.
  • 20. Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alcohol. 1. Fermentasi asam laktat Reaksi: C6H12O6 --> 2CH3CH(OH)COOH + 2ATP asam laktat 2. Fermentasi alkohol Reaksi: C6H12O6 --> 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP alkohol Respirasi anaerob sangat merugikan sel karena dihasilkan senyawa yang dapat menjadi racun bagi sel, contohnya alcohol. Selain itu dalam jumlah mol zat yang sama akan dihasilkan energy lebih rendah.