Metabolisme Makhluk

Metabolisme Pada Makhluk Hidup
Bagaimana dedaunan ini
memberikan tenaga bagi
kehidupan panda raksasa?

created by IZKAR SOBHAH
UIN SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011

Aktivitas hidup memerlukan energi dalam bentuk ATP
pernapasan

Paru-paru

Aliran darah

Sel-sel otot
melakukan
respirasi selular


Fotosintesis dan
Respirasi
merupakan
proses yang
berkebalikan


Metabolisme yaitu Keseluruhan reaksi kimia
dalam organisme

katabolisme Video

anabolisme Latihan soal

Metabolisme pada Makhluk Hidup
Katabolisme
pembongkaran senyawa kompleks
menjadi sederhana. Proses katabolisme
yang berlangsung di dalam sel disebut
respirasi sel

aerobik anaerobik

Respirasi Aerobik
suatu proses redoks yang mentransfer hidrogen dari
gula ke oksigen disertai dengan pembebasan energi
kimia
jalur pembentukan ATP pada respirasi aerobik
tergantung pada O2.
Seluruh proses pembakaran gukosa secara aerobik
dapat dirangkum menjadi bentuk persamaan
sebagai berikut:
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energi

Respirasi Aerobik

Respirasi Aerobik tempat

glikolisis tahapan
tempat
hasil
Siklus Krebs tahapan

hasil
tempat

Fosforilasi
transport tahapan
elektron

hasil

Tempat terjadinya glikolisis

sitosol


Tempat terjadinya Siklus krebs dan
Fosforilasi transpor elektron
Siklus Krebs
Ruang matriks
Kompleks intermembran krista
Membran sintesis ATP
dalam
Membran luar

Fosforilasi
transport
elektron

Definisi Glikolisis
Glikolisis adalah proses pemecahan senyawa
glukosan yang berkarbon 6 (6C) dengan reaksi
enzimatik menurut 10 urutan tahapan
enzimatik menjadi dua molekul asam piruvat
yang memiliki 3 atom karbon (3C)

Hasil Proses Glikolisis
Pada proses ini dihasilakan
2 ATP
2 asam piruvat
2 NADH

Tahapan Siklus Krebs
• Sebelum memasuki siklus Krebs enzim piruvat
dehidrogenasse memindahkan karbon dari
setiap molekul piruvat. Enzim tersebut
menubah molekul piruvat berkarbon tiga
menjadi asetil (berkarbon dua)
NAD+ NADH + H+

As.piruvat Asetil KoA
Koenzim A CO2


Asetil KoA

oksaloasetat sitrat

malat
Cis-akonitat

Siklus Krebs
fumaarat
D-Isositrat

suksinat
α Keoglutarat
Suksinil KoA

Fungsi siklus Krebs (untuk dua molekul piruvat) adalah sebagai
berikut:
1. Mengangkut elektron dan hidrogen ke NAD+ dan
FAD, menghasilkan NADH dan FADH2, juga mengubah karbon
organik menjadi CO2
2. Membentuk dua ATP dari fosforilasi tingkat substrat
3. Menyusun kembali intermediate siklus Krebs menjadi
oksaloasetat. Hal tersebut penting karena sel mengandung
banyak oksaloasetat yang harus diregenerasi untuk menjaga
kelangsungan reaksi.
Dalam siklus Krebs terdapat 10 koenzim, yaitu 8 NADH dan 2 FADH2.
Kesepuluh koenzim tersebut dan dua koenzim NADH yang berasal dari
glikolisis yang akan digunakan untuk mengirimkan elektron dan
hidrogen ke tempat berlangsungnya tahap akhir jalur aerobik.

Hasil Proses Siklus Krebs
1 ATP
3 NADH
1 FADH2
Hasil Proses Fosoforilasi transpor elektron
32 ATP

Tahapan Fosforilase transpor elekron

Tahapan Fosforilase transpor elekron
Oksigen bergabung dengan hidrogen untuk untuk membentuk air dan di buang ke sitoplasma.
Pada tahapan tertentu terjadi pelepasan energi, pergerakan ion-ion hidrogen melewati
membran dalam mitokondria, dan pembentukan molekul ATP. Sebagian besar komponen
sistem transport elektron berupa protein yang mengandung besi, disebut enzim sitokrom
Sitokrom yang direduksi akan mentransfer pasangan elektron ke sitokrom berikutnya. Energi yang
akan dilepaskan pada setiap reaksi redoks. Kemudia, elektron-elektron bergerak ke tingkat
energi yang lebih rendah. Setiap elektron ditransfer hingga mencapai sitokrom terakhir.
Energi yang dilepaskan digunakan untuk menggerakan ion hidrogen atau proton (H+) dalam
satu arah melintasi membran sel mitokondria
Pada saat rantai elektron memasuki rantai respirasi, hydrogen dibebaskan dan terioisasi menjadi
ion H+. Akibat elektron yang melewati rantai, ion hydrogen di bagian dalam membrane yang
membagi mitokondria menjadi dua ruangan bergerak bolak-balik ke bagian luar ruangan.
Pergerakan tersebut terjadi secara berulang-ulang sehingga menimbulkan gradient
konsentrasi H+ dan listrik melewati membran dalam
ATP sintesa merupakan protein transpor yang membawa kumpulan ion H+ mengalir kembali
melintasi membrane menuju sisi yang berkonsentrasi lebih rendah. Enzim fosforilasi yang
terikat pada setiap ATP sintase menggunakan energi dari ion-ion hidogen untuk mengarahkan
pembentukan ATP dari ADP dan fosfat bebas. Oksigen merupakan akseptor elektron terakhir
dan bergantung dengan H+ membentuk air. Air tersebut merupakan hasil samping dari tahap
ketiga respirasi aerobik

Hasil Proses Fosforilasi Oksidatif
1 ATP
3 NADH
1 FADH2


Energi maksimum hasil oksidasi 1 molekul glukosa
Tempat proses produk Setara ATP Total ATP
Dalam sitoplasma 2 ATP 2 ATP 2 ATP
glikolisis
Dalam mitokondria 2 NADH 6 ATP 6 ATP
dari glikolisis

Dari respirasi asam 1 NADH 3 ATP (2x) 6 ATP
piruvat Asetil KoA
Siklus Krebs 3 NADH 9 ATP 24 ATP
1 FADH2 2 ATP (2x)
1 ATP 1 ATP

Total 38 ATP

Respirasi Anaerobik
Respirasi anaerobik atau fermentasi
tidak menggunakan O2 sebagai
akseptor elektron terakhir

Bagaimana makanan dapat dioksidasi tanpa oksigen? Glikolisis
juga berperan sebagai tahapan pertama fermentasi. Tahapan
tersebut membutuhkan enzim yang mengkataisis pemecahan
glukosa dan pembentukan piruvat. Agen oksidasi glikolisis pada
reaksi anaerobik adalah NAD+, bukan oksigen. Glikolisis
menggunakan beberapa energy yang tersedia untuk
menghsilkan dua ATP melalui fosforilasi tingkat substrat

Fermentasi alkohol Fermentasi laktat

Fermentasi alkohol
Contoh: Fermentasi pada Ragi

Fermentasi laktat
Pada otot hewan dan manusia saat kontraksi berlebihan

Timbunan asam laktat menurunkan pH otot sehingga
kapasitas serat otot menurun, menimbulkan rasa lelah.
Asam laktat dibawa ke hati, dan diubah kembali menjadi
asam piruvat jika oksigen telah cukup kembali
Pada respirasi anaerob hanya dihasilkan 2 ATP (per 1
molekul glukosa)

ANABOLISME

peristiwa perubahan senyawa sederhana
menjadi senyawa kompleks. Anabolisme
memerlukan energi

Fotosintesis Kemosintesis
(energi didapatkan dari (energi didapatkan dari
cahaya matahari) energi kimia)

fotosintesis
Tempat terjadinya fotosintesis

Perangkat Alat Fotosintesis

Aliran elektron
siklik
Reaksi Terang
Aliran elektron
nonsiklik

Tahapan Fotosintesis
Sintesis C3

Reaksi gelap (siklus Sintesis C4
Calvin)

Sintesis CAM

Tempat terjadinya fotosintesis
Fotosintesis terjaadi tepatnya di dalam
kloroplas
kloroplas yaitu banyak alat berbentuk
Membran grana bulat atau lonjong yang berwarna
luar
hijau, yang disebut kloroplas

Kloroplas tersusun dari dua
bagian, meliputi :
 Bangunan seperti tumpukan
piring, disebut grana
Membran  Bahan yang mengisi di luar
dalam tilakoid grana, disebut matrik stroma

Perangkat Alat Fotosintesis
Alat penerima tersebut berupa kumpulan bermacam-macam zat pigmen.
Pigmen adalah suatu zat yang berfungsi menangkap atau memantulkan jenis
sinar atau warna cahaya tertentu. Pigmen daun paling banyak adalah klorofil.
Sekelompok pigmen yang merupakan satu kesatuan alat penerima energi
cahaya ini disebut fotosistem

Setiap fotosistem memiliki satu molekul klorofil khusus yang disebut pusat
reaksi. Setiap pusat reaksi dikelilingi oleh 250 hingga 350 pigmen antena. Pada
umumnya, pigmen antenna tumbuhan adalah klorofil, sedangkan sisanya
merupakan karotenoid

fotosistem I fotosistem II
(FSI) (FSII)

fotosistem I

Satu puasat reaksi klorofil aktif terhadap energi
cahaya dengan panjang gelombang hingga di
atas 700 nm, disebut pusat reaksi P700

fotosistem II

Pusat reaksi klorofil kedua aktif terhadap panjang
gelombang 680, disebut pusat reaksi P680

Tahapan Fotosintesis

Reaksi Terang
Reaksi-reaksi cahaya berlangsung pada bagian grana
kloroplas
Sebagian energi matahari juga digunakan untuk fotolisis
air (H2O) sehingga dihasilkan ion hidrogen (H+) dan O2.
Ion hidrogen tersebut akan digabungkan dengan CO2
membentuk zat gula (C6H12O6). Sedangkan O2 nya akan
dikeluarkan. Persamaan reaksi kimia untuk reaksi cahaya
adalah sebagai berikut
18 ADP + 18 Pi + NADP+ + 12H2O energi cahaya 18 ATP + 12
NADPH + 6 O2 + 6 H2

Aliran elektron siklik

Hanya
menggunakan
fotosistem I
Elektron dari
fotosistem I di-
recycle
Mensintesis ATP

Aliran elektron nonsiklik
Menggunakan fotosistem II dan I
Elektron dari fotosistem II dihilangkan dan diganti oleh electron yang didonasikan oleh
air
Mensintesis ATP dan NADPH
Donasi elektron mengkonversi air O2 dan 2H+

RINGKASAN ALIRAN ELEKTRON SIKLIK DAN NONSIKLIK
RINGKASAN ALIRAN ELEKTRON SIKLIK DAN NONSIKLIK
SIKLIK NONSIKLIK
 Cahaya diabsorpsi oleh pigmen di dalam FS I  Cahaya diabsorpsi oleh pigmen di dalam FS I dan
 Elektron berenergi yang berasal dari P700 II
diteruskan ke suatu akseptor elektron  Elektron berenergi berasal dari FS II dan FS I
 Elektron berenergi dipancarkan melalui sistem  Fotolisis terhadap air mengisi kekosongan
transport elektron dan dikembalikan ke pusat elektron berenergi ke sistem transport elektron
reaksi P700 yang memancarkannya ke pusat reaksi P700
 ATP diperbarui oleh kemiosmosis sebagai hasil  Akseptor elektron untuk P700 meneruskan
dari aliran elektron siklik elektron berenergi ke rantai transport elektron
yang lain dan memutar NADP+ membentuk
NADPH
 ATP diperbarui oleh kemiosmosis sebagai hasil
dari aliran elektron nonsiklik serta melepaskan
proton hasil fotolisis

Reaksi Gelap (Siklus Calvin)

Reaksi Gelap (Siklus Calvin)
Reaksi-reaksi gelap terjadi pada bagian matrik stroma kloroplas

Persamaan keseimbangan untuk siklus Calvin adalah sebagai berikut:

6CO2 + 18ATP +12NADPH +12H C6H12O6 + 18ADP + 18Pi + 12NADP+ + 6H2O

Mekanisme siklus Calvin dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa
difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. Tiap molekul
3-fosfogliserat menerima tambahan grup fosfat membentuk 1,3-
bifosfogliserat. NADPH dioksidasi dan elektron yang ditransfer ke 1,3-
bifosfogliserat memecah molekul dengan tereduksi menjadi
gliseraldehide 3-fosfat. Tahap terakhir adalah regenerasi RuBP,
gliseraldehide 3-fosfat dikonversi menjadi RuBP melalui sebuah seri
reaksi yang melibatkan fosforilasi molekul oleh ATP

Sintesis tanaman C3
Reaksi ini disebut sintesis C3 karena produk utamanya yaitu
senyawa berkarbon tiga, yaitu PGA (fosfogliserat). Tumbuhan C3
menggunakan CO2 secara langsung dari udara
Tahapan reaksi sintesis tanaman C3, C4 dan CAM
1. Fiksai CO2 : menggabungkan CO2 dengan sebuah molekul
akseptor karbon (dalam sintesis C3, CO2 difiksasi ke gula
berkarbon lima, yaitu ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim
karboksilase RuBP (rubisko))
2. Untuk mensintesis molekul berenergi tinggi, energy dan
elektron dari ATP atau NADPH hasil reaksi terang digunakan
untuk mereduksi tiap PGA menjadi fosfogliseraldehida (PGAL)
3. Dua molekul PGAL yang dihasilkan dapat membentuk satu
molekul glukosa

Sintesis tanaman C4
Sintesis C4 diawali fiksasi CO2 oleh enzim karboksilase PEP ke
fosoenol piruvat (PEP) di kloroplas jaringan mesofil. Produk
fiksasi CO2 adalah oksaloasetat, yaitu asam berkarbon empat
sehingga disebut sintesis C4 atau jalur Hatch Slack sesuai nama
penemunya.

Sintesis CAM
 Crassulance acid metabolisme (CAM) merupakan mekanisme
yang paling sedikit terjadi. Secara biokimia, sintesis CAM
identik dengan sintesis C4, semua reaksi dipisahkan oleh
waktu yang merupakan faktor sangat penting bagi
keberlangsungan hidup tumbuhan CAM pada lingkungan
kering
 Tumbuhan CAM membuka stomata pada malam hari untuk
mengambil CO2
 Pada malam hari, tumbuhan CAM aktif mengambil CO2, yang
terfiksasi ke PEP membentuk oksaloasetat. Oksaloasetat
diubah menjadi malat, kemudian malat dipindahkan dari
kloroplas ke vakuola untuk disimpan. Pada waktu yang
bersamaan, malat perlahan-lahan dihilangkan dari vakuola
dan kembali lagi ke kloroplas. Malat diuraikan menjadi CO2
dan piruvat. Karbon dioksida terfiksasi ke RuBP dan siklus
Cavin dimulai lagi

Kemosintesis
• Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil
dapat mengadakan asimilasi karbon dengan menggunakan
energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya
bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri
besi dan lain-lain.
• Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh
energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya
Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:

Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ———————> 2HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

Video

Latihan Soal
1. Amilum dibentuk dari zat gula sederhana hasil fotosintesis yang berupa…
a. sukrosa c. pati
b. gluokosa d. selulosa
2. bahan baku untuk menyusun zat gula dalam fotosintesis adalah…
a. CO2 c. CO2 dan H2O
b. H2O d. Karbohidrat
3. Sebelum siklus asam sitrat, piruvat yang diproduksi pada glikolisis pertama sekali
dikonversi menjadi…
a. Koenzim A c. Sitrat
b. Asetil KoA d. Etanol
4. Proses yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat adalah…
a. Glikolisis c. Siklus Calvin-Benson
b. Siklus Krebs d. Transpor elektron
5. Salah satu hal yang terjadi pada proses kehidupan adalah penyususnan senyawa
yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses tersebut dinamakan…
a. Anabolisme c. Transpirasi
b. Katabolisme d. Respirasi


It’s True


It’s False

Metabolisme Makhluk

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (16)

Similar to Metabolisme Makhluk

Similar to Metabolisme Makhluk (20)

Metabolisme Makhluk