1. Metabolisme Pada Makhluk Hidup
Bagaimana dedaunan ini
memberikan tenaga bagi
kehidupan panda raksasa?
created by IZKAR SOBHAH
UIN SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011
2. Metabolisme Pada Makhluk Hidup
Aktivitas hidup memerlukan energi dalam bentuk ATP
pernapasan
Paru-paru
Aliran darah
Sel-sel otot
melakukan
respirasi selular
4. Metabolisme Pada Makhluk Hidup
Metabolisme yaitu Keseluruhan reaksi kimia
dalam organisme
katabolisme Video
anabolisme Latihan soal
5. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Katabolisme
pembongkaran senyawa kompleks
menjadi sederhana. Proses katabolisme
yang berlangsung di dalam sel disebut
respirasi sel
aerobik anaerobik
6. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
8. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Respirasi Aerobik tempat
glikolisis tahapan
tempat
hasil
Siklus Krebs tahapan
hasil
tempat
Fosforilasi
transport tahapan
elektron
hasil
10. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Tempat terjadinya Siklus krebs dan
Fosforilasi transpor elektron
Siklus Krebs
Ruang matriks
Kompleks intermembran krista
Membran sintesis ATP
dalam
Membran luar
Fosforilasi
transport
elektron
11. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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)
12. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Hasil Proses Glikolisis
Pada proses ini dihasilakan
2 ATP
2 asam piruvat
2 NADH
13. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
15. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Tahapan Siklus Krebs
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.
16. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Hasil Proses Siklus Krebs
Pada proses ini dihasilakan
1 ATP
3 NADH
1 FADH2
Hasil Proses Fosoforilasi transpor elektron
32 ATP
18. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
19. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Hasil Proses Fosforilasi Oksidatif
Pada proses ini dihasilakan
1 ATP
3 NADH
1 FADH2
20. Metabolisme Pada Makhluk Hidup
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
21. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
23. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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)
24. Metabolisme pada Makhluk Hidup
ANABOLISME
peristiwa perubahan senyawa sederhana
menjadi senyawa kompleks. Anabolisme
memerlukan energi
Fotosintesis Kemosintesis
(energi didapatkan dari (energi didapatkan dari
cahaya matahari) energi kimia)
25. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
26. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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 grana,
dalam tilakoid disebut matrik stroma
27. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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)
28. Metabolisme pada Makhluk Hidup
fotosistem I
Satu puasat reaksi klorofil aktif terhadap energi
cahaya dengan panjang gelombang hingga di
atas 700 nm, disebut pusat reaksi P700
29. Metabolisme pada Makhluk Hidup
fotosistem II
Pusat reaksi klorofil kedua aktif terhadap panjang
gelombang 680, disebut pusat reaksi P680
31. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
32. Metabolisme pada Makhluk Hidup
Aliran elektron siklik
Hanya
menggunakan
fotosistem I
Elektron dari
fotosistem I di-
recycle
Mensintesis ATP
33. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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+
34. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
36. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
37. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
38. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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.
39. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
40. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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
44. Metabolisme pada Makhluk Hidup
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