Metabolisme

Sel merupakan unit kehidupan terkecil makhluk hidup. Oleh karena itu sel dapat menjalankan aktifitas hidup, antara lain metabolisme.

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam sel atau tubuh makhluk hidup. Metabolisme disebut juga proses enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Berdasarkan prosesnya, metabolisme dibagi menjadi dua, yaitu anabolisme dan katabolisme.

a. Anabolisme

Anabolisme/asimilasi/sintesis adalahproses pembentukan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi, contoh : fotosintesis, kemosintesis, sintesis lemak, sintesis protein.

1. Fotosintesis

Adalah proses penyusunan /pembentukan zat makanan (glukosa) oleh tumbuhan dengan bantuan cahaya matahari.

Reaksi fotosintesis :

Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik oada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien.

Reaksi diatas melalui dua tahap :

Reaksi terang/fotolisis pada tahap,

ü Siklik/fotosistem I, klorofil memfiksasi energi surya diubah menjadi 2 mol ATP.

ü Nonsiklik/fotosistem II, , klorofil memfiksasi energi surya diubah menjadi 1 mol ATP dari mol NADPH2

Reaksi gelap/Black mann/S. Calvin

Percobaan yang terhubung dengan fotosintesis :

1. Percobaan engelman

Pada proses fotosintesis diperlukan klorofil, dan cahaya dengan hasil sampingan oksigen.

2. Percobaan Yodium dari Sachs

Pada proses fotosintesis dihasilkan amilum.

3. Percobaan Samuel Rubben dan Martin Karnen

Bahwa O₂ hasil fotosintesis dari air.

4. percobaan Ingehouz

Dibuktikan bahwa O₂ produk hasil asimilasi.

2. Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak memiliki klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dari reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, dll.

Bakteri-bakteri tyersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu. Contohnya bakteri Nitromonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH₃, tepatnya amonium karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi :

3. Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme ketiga zat tersebut bertemu di dalam daur krebs. Akibatnya ketiga macam senyawa tersebut dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein, dst.

4. Sintesis protein

Proses ini berlangsung di dalam sel, melibatlan DNA, RNA, dan ribosom. Penggolongan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida (protein).

Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (DNA) yang berperan penting sebagai pengatur sintesis protein.

Tahapan sintesis protein adalah replikasi DNA, transkripsi DNA menjadi mRNA, dan translasi/penerjemahan kodon yang dibawa mRNA menjadi polipeptida yang terjadi pada ribosom.

Katabolisme

Merupakan penguraian atau pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Katabolisme disebut juga desimilasi yang artinya proses pemecahan senyawa organik. Hasil akhir dari metabolisme adalah energi dalam bentuk ATP. Pengertian lain dari katabolisme adalah respirasi, artinya adalah penguraian senyawa organik.

Berdasarkan kebuutuhan oksigennya respirasi dibedakan menjadi dua, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

a. Respirasi aerob

Yaitu respirasi yang menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi. Secara garis besar dapat dibedakan menjadi tiga tahapan utama dan satu tahapan transisi, yaitu glikokisis, dekarbonsilasi oksidatif, siklus krebs dan transfer elektron. Terjadi di mitokandria.

Jumlah keseluruhan ATP yang dihasilkan :

NB : 2 ATP digunakan kembali dalam proses respirasi, dan menyisakan 36 ATP

1. Glikolisis

Adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (6 atom C) menjadi asam piruvat (3 atom C), yang berlangsung di sitosol sitoplasma dalam kondisi anaerob. Pada peristiwa ini menghasilkan hasil samping berupa 2 molekul NADH₂ dan 2 molekul ATP. Reaksinya adalah :

2. Dekarbonsilasi oksidatif

Adalah proses pemecahan asam piruvat menjadi asetil Ko.A. berlangsung di matrik mitokondria bagian krista. Produk yang dihasilkan 2NADH₂ untuk setiap asam piruvat.

3. Siklus krebs

Adalah pemecahan asam asetat Ko.enzim menjadi CO₂ + H₂. Berlangsung di matrik mitokondria. Reksinya :

4. Transport elektron

Adalah peristiwa pelepasan elektron berenergi tinggi dari NADH₂ dan FADH₂ untuk menghasilkan ATP dan H₂O yang berlangsung di membran. Reaksinya :

b. Respirasi anaerob

Yaitu respirasi yang tidak menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi. Proses ini merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapat energi tanpa menggunakan oksigen. Contohnya pada jamur dan bakteri tertentu, dan sel-sel jaringan otot. Proses ini disebut juga fermentasi, dan bibedakan menjadi dua, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

1. Fermentasi alkohol

Merupakan perubahan glukosa tanpa bantuan oksigen, melalui tahap glikolisis dan pembentukan NAD. Energi yang dihasilkan melalui fermentasi relatif lebih kecil dibanding respirasi aerob. Contoh mikroba yang melaksanakan fermentasi alkohol adalah ragi (Saccharomyces cerevicae) yang banyak dimanfaatkan untuk pembuatan roti. Ragi ini banyak menghasilkan CO₂ sehingga roti mengembang sdengan rasa empuk.

Reaksinya :

2. Fermentasi laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob. Dimulai dengan proses glikolisis, menghasilkan 2 molekul asam pirufat , 2 molekul NADH, dan 2 molekul ATP. Jika asam laktat sudah terbentuk kita akan merasa pegal- pegal. Jika asam laktat sudah terbentuk kita akan merasa pagal- pegal. Hal ini disebabkan asam laktat bersifat racun untuk sel- sel otot karena dapat menyebabkan sel- sel otot kelelahan.

Reaksinya: