Biologi · Bab 2 Metabolisme

Rikky

22/08/2021 10:33:56

SMA 12 K-13

Daftar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Bab 2 Metabolisme Bab 3 Materi Genetik dan Sintesis Protein Bab 4 Reproduksi Sel dan Pewarisan sifat Bab 5 Mutasi Bab 6 Teori Asal Usul dan Evolusi Bab 7 Bioteknologi

Halaman

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

Hasil yang harus Anda capai:

Metabolisme

A. Molekul yang

Berperan dalam

Metabolisme

B. Katabolisme

Karbohidrat

C. Anabolisme

Karbohidrat

D. Metabolisme

Protein dan Lemak

•

mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme;

•

mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat;

•

menjelaskan keterkaitan antara proses metabolisme karbohidrat dengan metabolisme

lemak dan protein.

memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme.

Sumber:

www.miguelpalma.cl.tripod.com

Mitokondria merupakan tempat terjadinya respirasi sel

Bab

Semua makhluk hidup menunjukkan aktivitas hidup, misalnya

bernapas, bergerak, berkembang biak, tumbuh, dan berkembang. Untuk

melakukan aktivitas tersebut makhluk hidup memerlukan energi. Setiap

makhluk hidup memperoleh energi dengan cara yang berbeda-beda.

Misalnya, manusia dan hewan memperoleh energi dari makanan yang

dimakannya. Bagaimanakah dengan tumbuhan? Dalam bentuk apakah

energi yang digunakan makhluk hidup?

Energi diperoleh makhluk hidup melalui proses metabolisme. Proses

ini memerlukan bahan makanan dan oksigen serta menghasilkan bahan

sisa, seperti CO

dan air. Selain pembentukan energi, metabolisme juga

meliputi proses pembentukan molekul yang memerlukan energi.

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

A. Molekul yang Berperan dalam Metabolisme

Metabolisme

adalah semua proses kimiawi yang terjadi dalam tubuh

makhluk hidup. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani,

metabole

yang artinya

“berubah”. Proses metabolisme ini melibatkan berbagai reaksi kimia. Reaksi-

reaksi tersebut memerlukan energi. Dari manakah energi didapatkan?

Sumber energi utama bagi seluruh makhluk hidup yang ada di bumi

berasal dari energi matahari. Energi matahari tersebut digunakan oleh

produsen, seperti tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. Melalui

fotosintesis, energi diubah menjadi senyawa berenergi seperti ATP. ATP

digunakan langsung oleh tumbuhan atau disimpan dalam bentuk karbohidrat.

Karbohidrat tersebut selanjutnya dapat

diubah dan disimpan dalam bentuk

lemak, protein, dan senyawa organik lainnya.

Konsumen seperti hewan herbivor mendapatkan senyawa organik

setelah memakan produsen. Mereka mendapatkan energi melalui

pemecahan molekul organik melalui proses respirasi sel. Energi yang

didapatkan ini digunakan dalam berbagai aktivitas hidup.

Dari uraian tersebut diketahui bahwa secara tidak langsung,

konsumen memperoleh energi dari matahari. Selain itu, terjadi

pengubahan bentuk energi dari energi sinar matahari menjadi energi

kimia oleh tumbuhan. Proses ini disebut transformasi energi. Hal tersebut

sesuai dengan Hukum Termodinamika Pertama, bahwa energi tidak dapat

diciptakan atau dilenyapkan, tetapi energi dapat diubah dan berpindah.

Dalam tubuh makhluk hidup, energi disimpan dalam bentuk ikatan

fosfat berenergi tinggi. Energi tersebut digunakan untuk kontraksi otot,

proses metabolisme, atau hilang dalam bentuk panas. Sebelum membahas

metabolisme lebih jauh, terlebih dahulu dibahas molekul atau zat yang

berperan dalam metabolisme. Apa saja molekul tersebut?

Adenosin Trifosfat

Adenosin trifosfat (ATP) adalah molekul berenergi tinggi yang

tersusun atas basa adenin, gugus gula ribosa, dan tiga gugus fosfat.

Apakah manfaat oksigen bagi tubuh Anda?

Menurut pendapat Anda, dari manakah energi pada makhluk hidup diperoleh?

Mengapa jika Anda belum makan, badan terasa lemas?

Tes Kompetensi Awal

Gambar 2.1

Rumus bangun ATP

Sumber:

Biology,

1996

–

OO O

Sekilas

Biologi

Edward Buchner

(1860–1917)

Edward Buchner adalah seorang

ahli kimia asal Jerman. Ia lahir di

Munich, anak seorang dokter.

Buchner memperlihatkan bahwa

fermentasi dapat terjadi di luar sel

hidup. Hal ini merupakan awal

penemuan enzim.

Sumber:

www.nndb.com

Metabolisme

Ikatan tiga fosfat pada ATP tidak stabil dan ikatannya dapat putus

melalui hidrolisis. Jika satu gugus fosfat terputus dari ikatan tersebut,

ikatan ATP menjadi ikatan ADP (adenosin difosfat). Reaksi hidrolisis

ini merupakan reaksi yang melepaskan energi. Hidrolisis satu mol ATP

menghasilkan 7,3 kkal energi.

Makhluk hidup menggunakan ATP terus-menerus untuk aktivitas

hidupnya. ATP merupakan sumber energi yang dapat diperbarui dengan

menambahkan gugus fosfat pada ADP. Respirasi sel pada hewan

menyediakan energi untuk proses ini. Pada tumbuhan, energi cahaya

dapat digunakan untuk membentuk ATP kembali.

Enzim

Enzim adalah protein yang dapat mempercepat reaksi metabolisme.

Kerja enzim ini mirip dengan katalis, zat kimia yang mempercepat reaksi

yang pada akhir reaksi akan diperoleh kembali dalam bentuk semula.

Oleh karena itu, enzim disebut juga biokatalisator.

Enzim mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi (energi

aktivasi) yang diperlukan untuk berlangsungnya reaksi tersebut. Tanpa

adanya enzim, reaksi metabolisme yang terjadi dalam tubuh akan

berlangsung sangat lama. Perhatikan gambar berikut.

Oleh karena enzim terbuat dari protein, setiap enzim memiliki bentuk

tiga dimensi yang unik. Zat yang akan dikatalis oleh enzim disebut

substrat

. Substrat akan berikatan dengan enzim pada daerah yang disebut

sisi aktif

. Zat baru yang terbentuk dari hasil katalisasi enzim disebut

produk

. Sisi aktif pada enzim hanya dapat berikatan dengan substrat

tertentu. Oleh karena itu, enzim bekerja secara spesifik dan satu jenis

enzim hanya akan terlibat dalam satu jenis reaksi saja. Berikut ini contoh

reaksi yang dibantu enzim. Manakah substrat, enzim, dan produk?

Gambar 2.2

(a) Analogi energi aktivasi dan

peran enzim terhadap energi

aktivasi

(b) Pengaruh enzim terhadap

energi aktivasi.

Sumber:

Biology Concepts and Connections

, 2006

Penamaan enzim pada umumnya sesuai dengan nama substratnya

dan diberi akhiran

ase

. Contohnya, enzim sukrase yang mengubah sukrosa

menjadi glukosa dan fruktosa seperti contoh di atas.

(a)

(b)

Zat yang

bereaksi

Produk

Energi aktivasi (Ea)

penghalang

Enzim

Energi

Zat yang

bereaksi

Ea tanpa

enzim

Ea dengan

enzim

Perubahan

energi

Produk

sukrase

Sukrosa glukosa + fruktosa

Kata Kunci

•

ADP

•

Aktivasi

•ATP

•

Biolatalisator

•

Enzim

•

Energi

•

Katalis

•

Produk

•

Protein

•

Sisi aktif

•

Substrat

Reaksi

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Struktur Enzim

Enzim utuh disebut juga

holoenzim

. Enzim tersusun atas dua bagian,

yaitu:

Apoenzim

merupakan bagian protein dari enzim dan bersifat tidak

tahan panas (

termolabil

Gugus prostetik

merupakan bagian nonprotein dari enzim dan bersifat

tahan panas. Jika gugus prostetik berupa molekul anorganik, seperti

logam seng dan besi, disebut

kofaktor

. Adapun jika berupa molekul

organik, seperti vitamin B

, B

, dan NAD

(ion

Nicotinamide Adenine

Dinucleotide

) disebut

koenzim

Sifat Enzim

Enzim memiliki beberapa sifat khas, di antaranya selektif, spesifik,

efisien, sebagai biokatalisator, dan merupakan protein.

1) Selektif

Enzim bersifat selektif karena hanya dapat bekerja pada substrat

tertentu. Namun, selain substratnya, enzim dapat juga berikatan dengan

zat penghambat (

inhibitor

). Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada

pembahasan berikutnya.

2) Spesifik

Enzim bersifat spesifik karena enzim hanya dapat mengkatalisis reaksi

tertentu. Satu jenis enzim hanya bekerja untuk satu jenis reaksi.

3) Efisien

Dengan adanya enzim yang bersifat sebagai katalis, energi aktivasi

suatu reaksi dapat diturunkan. Hal tersebut memudahkan reaksi dan

menghemat energi yang dibutuhkan untuk memulai reaksi.

4) Biokatalisator

Oleh karena enzim bersifat sebagai katalis, enzim tidak akan

mengalami perubahan bentuk. Oleh karena itu, enzim dapat digunakan

berkali-kali tanpa mengalami kerusakan.

5) Seperti protein

Oleh karena enzim terbuat dari protein, enzim dipengaruhi oleh hal-

hal yang berpengaruh terhadap protein. Enzim dapat dipengaruhi oleh

suhu, pH, dan adanya logam berat, sehingga enzim dapat mengalami

denaturasi

(perubahan bentuk, struktur, dan sifat).

Cara Kerja Enzim

Terdapat dua teori yang menjelaskan cara kerja enzim. Teori

lock

and key

(kunci dan anak kunci) yang dikemukakan oleh

Emil Fischer

serta Teori

induced fit

(induksi pas) yang dikemukakan oleh

Daniel

Kashland

1) Teori

Lock and Key

Menurut teori ini, cara kerja enzim mirip dengan mekanisme kunci

dan anak kunci. Enzim diibaratkan sebagai kunci gembok yang memiliki

sisi aktif. Substrat diibaratkan sebagai anak kuncinya.

Substrat memasuki sisi aktif enzim seperti anak kunci memasuki kunci

gembok. Substrat tersebut, kemudian diubah menjadi produk. Produk ini

kemudian dilepaskan dari sisi aktif dan enzim siap menerima substrat baru

(

Gambar 2.3

Sekilas

Biologi

Anselme Payen

(1795–1871)

Anselme Payen adalah seorang

ahli kimia asal Perancis. Anselme

Payen menemukan enzim pertama.

Ia bekerja pada sebuah pabrik gula.

Di sini ia semakin tertarik pada

reaksi kimia pada tumbuhan. Pada

1833, Payen menemukan bahwa

kecambah menghasilkan zat yang

dapat mengubah pati menjadi gula.

Ia menyebut zat ini diastase. Zat ini

masih dapat bekerja meskipun telah

dikeluarkan dari tanaman yang

membuatnya.

Sumber:

Concise Encyclopedia

Nature

, 1994

Kata Kunci

•

Apoenzim

•

Denaturasi

•

Efisien

•

Gugus Prostetik

•

Koenzim

•

Selektif

•

Spesifik

Metabolisme

2) Teori

Induced Fit

Berdasarkan Teori

Induced Fit

, enzim melakukan penyesuaian bentuk

untuk berikatan dengan substrat. Hal ini bertujuan meningkatkan

kecocokan dengan substrat dan membuat ikatan enzim substrat lebih reaktif.

Molekul enzim memiliki sisi aktif tempat melekatnya substrat dan

terbentuklah molekul kompleks enzim-substrat. Pengikatan substrat

menginduksi penyesuaian pada enzim yang meningkatkan kecocokan dan

mendorong molekul kompleks enzim-substrat berada dalam keadaan yang

lebih reaktif. Molekul enzim kembali ke bentuk semula setelah produk

dihasilkan (

Gambar 2.4

Gambar 2.3

Ilustrasi kerja enzim menurut teori

Lock and Key

Gambar 2.4

Teori

Induced fit

menyatakan bahwa

setiap substrat mempunyai

permukaan yang pas dengan sisi

aktif enzim.

Enzim

Substrat

Enzim

Produk

Sumber:

Biological Science ,

1986

Kompleks enzim

substrat

Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim

Terdapat beberapa faktor yang memengaruhi kerja enzim. Faktor-

faktor tersebut erat kaitannya dengan sifat enzim sebagai protein. Faktor-

faktor tersebut di antaranya suhu, derajat keasaman (pH), hasil akhir

produk, konsentrasi enzim dan substrat, serta zat penghambat.

1) Suhu

Enzim terbuat dari protein sehingga enzim dipengaruhi oleh suhu.

Suhu memengaruhi gerak molekul. Pada suhu optimal, tumbukan antara

enzim dan substrat terjadi pada kecepatan yang paling tinggi. Pada suhu

jauh di atas suhu optimal menyebabkan enzim terdenaturasi, mengubah

bentuk, struktur, dan fungsinya. Pada suhu jauh di bawah suhu optimal,

misalnya pada 0°C, enzim tidak aktif.

Enzim pada manusia bekerja optimal pada 35–40°C. Mendekati suhu

normal tubuh. Adapun bakteri yang hidup di air panas memiliki enzim

yang bekerja optimal pada 70°C.

2) Derajat keasaman (pH)

Seperti protein, enzim juga bekerja dipengaruhi oleh derajat keasaman

lingkungan. Derajat keasaman optimal bagi kerja enzim umumnya

mendekati pH netral, sekitar 6–8. Di luar rentang tersebut, kerja enzim

dapat terganggu bahkan dapat terdenaturasi.

Sumber:

Biology,

1999

Enzim

Subtrat

Kompleks enzim substrat

Produk

Berbagai reaksi yang terjadi pada

proses metabolisme melibatkan

enzim. Apakah yang terjadi jika

reaksi metabolisme sel tidak

melibatkan enzim?

Logika

Biologi

Kata Kunci

•

Induced Fit

•

Lock and key

•

Suhu

•pH

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Enzim 1

234

3) Hasil akhir (produk)

Jika sel menghasilkan produk lebih banyak daripada yang dibutuhkan,

produk yang berlebih tersebut dapat menghambat kerja enzim (

Gambar

2.5

). Hal ini dikenal dengan

feedback inhibitor

. Jika produk yang berlebih

habis digunakan, kerja enzim akan kembali normal. Mekanisme ini sangat

penting dalam proses metabolisme, yaitu mencegah sel menghabiskan

sumber molekul yang berguna menjadi produk yang tidak dibutuhkan.

Gambar 2.5

Peristiwa

feedback inhibitor

pada

pembentukan isoleusin dari treonin

4) Konsentrasi enzim

Pada rekasi dengan konsentrasi enzim yang jauh lebih sedikit daripada

substrat, penambahan enzim akan meningkatkan laju reaksi. Peningkatan

laju reaksi ini terjadi secara linier. Akan tetapi, jika konsentrasi enzim

dan substrat sudah seimbang, laju reaksi akan relatif konstan. Mengapa?

5) Konsenstrasi substrat

Penambahan konsentrsi substrat pada reaksi yang dikatalisis oleh enzim

awalnya akan meningkatkan laju reaksi. Akan tetapi, setelah konsentrasi

substrat dinaikkan lebih lanjut, laju reaksi akan mencapai titik jenuh dan

tidak bertambah lagi (

Gambar 2.6

). Setelah mencapai titik jenuh,

penambahan kembali konsentrasi substrat tidak berpengaruh terhadap laju

reaksi.

Konsentrasi

substrat

Kecepatan awal

maks

Gambar 2.6

Grafik pengaruh konsentrasi

substrat terhadap laju reaksi

Pada keadaan laju reaksi jenuh oleh konsentrasi substrat, penambahan

konsentrasi enzim dapat meningkatkan laju reaksi. Peningkatan laju reaksi

oleh peningkatan konsentrasi enzim akan meningkatkan laju reaksi hingga

terbentuk titik jenuh baru.

Ketika terjadi demam, suhu tubuh

akan meningkat. Bagaimanakah

aktivitas enzim di dalam tubuh?

Apakah akibatnya terhadap reaksi-

reaksi kimia yang terjadi di dalam

tubuh?

Logika

Biologi

Sumber:

Biology: Discovering Life

, 1991

Treonin

Substrat

Isoleusin

Produk akhir

berlebih

menghambat

Produk

Metabolisme

6) Zat Penghambat

Kerja enzim dapat dihambat oleh zat penghambat atau

inhibitor

Terdapat dua jenis inhibitor, yaitu

inhibitor kompetitif

dan

inhibitor

nonkompetitif

a) Inhibitor kompetitif

Inhibitor kompetitif menghambat kerja enzim dengan cara berikatan

dengan enzim pada sisi aktifnya. Oleh karena itu, inhibitor ini bersaing

dengan substrat menempati sisi aktif enzim. Hal ini terjadi karena inhibitor

memiliki struktur yang mirip dengan substrat. Enzim yang telah berikatan

dengan inhibitor tidak dapat menjalankan fungsinya sebagai biokatalisator.

Gambar 2.7

Cara inhibitor mengganggu

pengikatan substrat enzim.

(a) Kerja enzim normal, (b) inhibitor

kompetitif, dan (c) inhibitor

nonkompetitif.

Sumber:

Biology: Concepts and Connections

, 2006

b) Inhibitor nonkompetitif

Berbeda dengan inhibitor kompetitif, inhibitor nonkompetitif tidak

bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim. Inhibitor jenis

ini akan berikatan dengan enzim pada sisi yang berbeda (bukan sisi aktif).

Jika telah terjadi ikatan enzim-inhibitor, sisi aktif enzim akan berubah

sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Banyak ion logam

berat bekerja sebagai inhibitor nonkompetitif, misalnya Ag

, Hg

, dan

Apakah fungsi ATP?

Sebutkan sifat-sifat enzim.

Jelaskan dua teori cara kerja enzim.

Bagaimanakah cara kerja inhibitor enzim?

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

Latihan Pemahaman

Subbab A

Substrat

Enzim

Inhibator

kompetitif

(b)

(c)

(a)

Banyak antibiotik yang bekerja

sebagai penghambat enzim.

Penisilin, contohnya, menghambat

enzim bakteri yang berguna dalam

pembentukan dinding sel bakteri.

Oleh karena manusia tidak memiliki

enzim ini, manusia aman untuk

mengonsumsi antibiotik pada dosis

tertentu.

Sumber:

Biology: Concepts and Connections

2006

Fakta

Biologi

Kata Kunci

•

Feedback inhibitor

•

Inhibitor

•

Kompetitif

•

Nonkompetitif

Inhibitor

nonkompetitif

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

B. Katabolisme Karbohidrat

Metabolisme dalam makhluk hidup dapat dibedakan menjadi

katabolisme dan anabolisme.

Katabolisme

adalah proses penguraian atau

pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa sederhana.

Dalam proses katabolisme, terjadi pelepasan energi sebagai hasil

pemecahan senyawa-senyawa organik kompleks tersebut. Adapun

anabolisme

adalah proses pembentukan atau penyusunan senyawa organik

sederhana menjadi senyawa kompleks. Kebalikan dari katabolisme, proses

anabolisme ini memerlukan energi. Kali ini akan dibahas mengenai proses

katabolisme.

Contoh dari proses katabolisme adalah respirasi selular. Berbeda

dengan pengertian respirasi pada umumnya (proses pengikatan O

respirasi selular diartikan sebagai reaksi oksidasi molekul berenergi tinggi

untuk melepaskan energinya. Respirasi selular terjadi pada semua sel

tubuh hewan maupun tumbuhan terutama di mitokondria. Pada respirasi

selular, molekul glukosa (karbohidrat) dan bahan makanan lain diuraikan

atau dipecah menjadi karbon dioksida (CO

), air (H

O), dan energi

dalam bentuk ATP. Berdasarkan keterlibatan oksigen dalam prosesnya,

respirasi selular terbagi menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Apakah Anda tahu perbedaannya?

Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah proses respirasi yang menggunakan oksigen.

Secara sederhana, proses respirasi aerob pada glukosa dituliskan sebagai

berikut.

+ 6O

O + 6CO

+ energi

Apakah respirasi aerob terjadi sesederhana reaksi ini? Proses respirasi

aerob melewati tiga tahap, yaitu:

Glikolisis,

Siklus Krebs, dan

Rantai transfer elektron.

Glikolisis

Glikolisis merupakan serangkaian reaksi yang terjadi di sitosol pada

hampir semua sel hidup. Pada tahap ini, terjadi pengubahan senyawa

glukosa dengan 6 atom C, menjadi dua senyawa asam piruvat dengan 3

atom C, serta NADH dan ATP. Tahap glikolisis belum membutuhkan

oksigen.

Glikolisis yang terdiri atas sepuluh reaksi, dapat disimpulkan dalam

dua tahap:

1) Reaksi penambahan gugus fosfat. Pada tahap ini digunakan dua

molekul ATP.

2) Gliseraldehid-3-fosfat diubah menjadi asam piruvat. Selain itu,

dihasilkan 4 molekul ATP dan 2 molekul NADH.

Pada tahap glikolisis dihasilkan energi dalam bentuk ATP sebanyak

4 ATP. Namun karena 2 ATP digunakan pada awal glikolisis maka hasil

akhir energi yang didapat adalah 2 ATP.

Sekilas

Biologi

Glukosa adalah monosakarida

yang mengandung enam atom

karbon. Glukosa merupakan sumber

energi penting bagi makhluk hidup.

Hewan mendapat glukosa dengan

memecah makanan melalui proses

pencernaan. Adapun tumbuhan

membentuk glukosa melalui

fotosintesis.

Sumber:

Concise Encyclopedia

Nature

, 1994

Karbohidrat,

lemak, dan

protein

Molekul

sederhana

Metabolisme

Katabolisme

Anabolisme

Pembentukan

Pemecahan

Menghasilkan

energi

Dibutuhkan

energi

Sumber:

Concise Encyclopedia

Nature

, 1994

Gambar 2.8

Ilustrasi reaksi katabolisme dan

anabolisme

Kata Kunci

•

Aerob

•

Glikolisis

•

Katabolisme

•

Respirasi

Metabolisme

Siklus Krebs

Dua molekul asam piruvat hasil dari glikolisis ditransportasikan dari

sitoplasma ke dalam mitokondria, tempat terjadinya siklus Krebs. Akan

tetapi, asam piruvat sendiri tidak akan memasuki reaksi siklus Krebs

tersebut. Asam piruvat tersebut akan diubah menjadi asetil koenzim A

(asetil koA). Tahap pengubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A

ini terkadang disebut tahap transisi atau reaksi dekarboksilasi oksidatif.

Berikut ini gambar proses pengubahan satu asam piruvat menjadi asetil

koenzim A.

Gambar 2.9

Bagan proses glikolisis. Pada proses

ini dihasilkan 4 molekul ATP dan

digunakan 2 molekul ATP.

Glukosa

AT P

ADP

Heksokinase

Glukosa-6-fosfat

AT P

ADP

Fruktosa-6-fosfat

Fosfoglukoisomerase

Fruktosa 1,6-difosfat

Fosfofruktokinase

Aldose

Dihidroksiaseton fosfat

Gliseraldehid-3-fosfat

Isomerase

NAD

NADH

NAD

ADP

ATP

Gliseraldehid-3-fosfat

1,3-difosfogliserat

ATP

ADP

3-fosfogliserat

2-fosfogliserat

2 fosfogliserat

Fosfoenolpiruvat

AT P

ADP

ATP

ADP

Piruvat

Triose fosfat

dehidrogenase

Kata Kunci

•

Asam piruvat

•

Dekarboksilasi oksidatif

•

Koenzim A

•

Krebs

•

Mitokondria

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Kompleks senyawa asetil koenzim A inilah yang akan memasuki siklus

Krebs atau yang dikenal juga sebagai siklus asam sitrat. Koenzim A pada

pembentukan asetil KoA merupakan turunan dari vitamin B.

Siklus Krebs dijelaskan pertama kali oleh

Hans Krebs

pada sekitar

1930-an. Dalam siklus Krebs, satu molekul asetil KoA akan menghasilkan

4 NADH, 1 GTP, dan 1 FADH. GTP (guanin trifosfat) merupakan salah

satu bentuk molekul berenergi tinggi. Energi yang dihasilkan satu molekul

GTP setara dengan energi yang dihasilkan satu molekul ATP. Molekul

juga dihasilkan dari siklus Krebs ini. Karena satu molekul glukosa

dipecah menjadi dua molekul asetil KoA dan masuk ke siklus Krebs,

berapa banyak molekul berenergi yang dihasilkannya?

NADH

NAD

Asam

piruvat

Asetil KoA

Koenzim A

Gambar 2.10

Bagan dekarboksilasi oksidatif asam

piruvat

Gambar 2.11

Bagan siklus Krebs

Asetil KoA

Asam

sitrat

Isositrat

NAD

NADH

Asam

-ketoglutarat

Siklus Krebs

NAD

NADH

Suksinil KoA

GDP

GTP

AT P

ADP

Asam

suksinat

Asam fumarat

FADH

FA D

Asam malat

NAD

NADH

Asam oksaloasetat

Sekilas

Biologi

Hans Krebs

(1900–1981)

Hans Krebs melakukan

penelitian tentang bagaimana sel

melepaskan energi saat respirasi

aerob. Ia menemukan bahwa

glukosa dipecah dalam sebuah

rantai reaksi yang kini dikenal

dengan siklus asam sitrat atau siklus

Krebs.

Sumber:

Concise Encyclopedia

Nature

, 1994

Metabolisme

Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen

yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Molekul-molekul

sumber elektron seperti NADH dan FADH

dari glikolisis dan siklus Krebs,

selanjutnya memasuki tahap transpor elektron untuk menghasilkan

molekul berenergi siap pakai.

Sistem Transfer Elektron

Tahap terakhir dari respirasi seluler aerob adalah sistem transfer

elektron. Tahap ini terjadi pada ruang intermembran dari mitokondria.

Pada tahap inilah ATP paling banyak dihasilkan.

Seperti Anda ketahui, sejauh ini hanya dihasilkan 4 molekul ATP

dari satu molekul glukosa, yaitu 2 molekul dari glikolisis dan 2 molekul

dari sikluk Krebs. Akan tetapi, dari glikolisis dan siklus Krebs dihasilkan

10 NADH (2 dari glikolisis, 2 dari tahap transisi siklus Krebs, dan 6 dari

siklus Krebs) dan 2 FADH

. Molekul-molekul inilah yang akan berperan

dalam menghasilkan ATP.

Jika Anda perhatikan, meskipun glikolisis dan siklus Krebs termasuk

tahap respirasi aerob, namun sejauh ini belum ada molekul oksigen yang

terlibat langsung dalam reaksi. Pada tahap transfer elektron inilah oksigen

terlibat secara langsung dalam reaksi.

Pada reaksi pertama, NADH mentransfer sepasang elekron kepada

molekul flavoprotein (FP). Transfer elektron mereduksi flavoprotein,

sedangkan NADH teroksidasi kembali menjadi ion NAD

. Elektron

bergerak dari flavoprotein menuju sedikitnya enam akseptor elektron yang

berbeda. Akhirnya, elektron mencapai akseptor protein terakhir berupa

sitokrom

dan

. Perhatikan gambar berikut.

Gambar 2.12

Ilustrasi transfer elektron. Sistem

reaksi ini memberikan elektron dari

glikolisis dan siklus Krebs pada

oksigen sebagai akseptor elektron

terakhir.

Sumber:

Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan Persekitaran

, 1991

NAD

NADH

FADH

FA D

2 sitokrom b

+++

2 sitokrom c

+++

2 sitokrom a

+++

2 oksidasi sitokrom

+++

2 H

Ruang

membran

mitokondia

Matriks

mitokondria

Semua hewan menghasilkan panas

melalui respirasi sel. Pada Mammalia

dan Aves, panas ini dipertahankan oleh

selapis bulu atau lemak. Dengan

menyesuaikan kadar panas yang hilang,

hewan endoterm atau ''berdarah

panas'' memelihara suhu badan yang

stabil (Homoioterm).

Sumber:

Concise Encyclopedia Nature,

1994

Fakta

Biologi

Kata Kunci

•

Akseptor elektron

•

Flavoprotein

•

Intermembran

•

Sitokrom

•

Transfer elektron

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Sitoplasma

2 NADH

Glikolisis

Glukosa

2 asam

piruvat

2 asetil

KoA

2 NADH

6 NADH

2 FADH

Elektron yang

melintasi membran

Mitokondria

Sistem transfer

elektron

+ 34 ATP

+ 2 ATP

Siklus asam

sitrat

38 ATP

Seperti Anda lihat pada

Gambar 2.12

, akseptor terakhir dari rantai

reaksi merupakan oksigen. Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH

memasuki

sistem

reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebut

mengalami penurunan energi yang digunakan untuk proses fosforilasi ADP

menjadi ATP sehingga satu molekul NADH setara dengan 3 ATP dan satu

molekul FADH

setara dengan 2 ATP. Berapakan total ATP yang dihasilkan

satu molekul glukosa melalui respirasi aerob? Perhatikan gambar berikut.

Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob adalah proses respirasi yang tidak memerlukan

oksigen. Salah satu contoh proses ini adalah proses

fermentasi

. Respirasi

anaerob dapat terjadi pada manusia dan hewan jika tubuh memerlukan

energi secara cepat. Pada mikroorganisme seperti bakteri dan jamur,

respirasi anaerob dilakukan karena keadaan lingkungan yang tidak

memungkinkan dan belum memiliki sistem metabolisme yang kompleks.

Mengapa respirasi anaerob dapat terjadi dan berapa banyak energi

yang dihasilkannya? Masih ingatkah Anda tahap glikolisis pada respirasi

aerob? Pada tahap tersebut, glukosa dapat dipecah untuk menghasilkan

total 2 ATP dan tidak memerlukan oksigen. Meskipun energi yang

dihasilkannya jauh lebih kecil daripada respirasi aerob, jumlah ini cukup

bagi mikroorganisme dan energi awal bagi hewan.

Selain menghasilkan ATP, glikolisis juga menghasilkan NADH dan

NAD

. Tanpa suplai NAD

yang memadai, proses glikolisis pada respirasi

anaerob dapat terhenti. Oleh karena itu, organisme yang melakukan

respirasi anaerob harus mampu mengoksidasi NADH menjadi NAD

kembali. Berdasarkan hal tersebut terdapat dua cara respirasi anaerob

yang dilakukan organisme.

Fermentasi alkohol

Beberapa organisme seperti khamir (

Saccharomyces cereviceace

)

melakukan fermentasi alkohol. Organisme ini mengubah glukosa melalui

fermentasi menjadi alkohol (etanol).

Gambar 2.13

Ilustrasi reaksi yang terjadi dalam

respirasi sel dan jumlah ATP yang

didapatkan

Sumber:

Biology: Concepts and Connections

, 2006

Kata Kunci

•

Alkohol

•

Anaerob

•

Asetildehid

•

Fermentasi

•

Ragi

Metabolisme

Gambar 2.14

Bagan fermentasi alkohol

Glukosa

2NAD

2NADH

2 ADP

2 ATP

2 asam piruvat

2 asetildehid

2 etanol

2NAD

2NADH

Proses fermentasi alkohol diawali dengan pemecahan satu molekul

glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses tersebut, dibentuk

juga 2 ATP dan 2 NADH. Setiap asam piruvat diubah menjadi asetildehid

dengan membebaskan CO

. Asetildehid diubah menjadi etanol dan

NADH diubah menjadi NAD

untuk selanjutnya digunakan dalam

glikolisis kembali.

Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak

digunakan manusia selama ribuan tahun dalam pengolahan bahan

makanan. Khamir banyak digunakan dalam pembuatan roti dan minuman

beralkohol.

Fermentasi Alkohol

Tujuan

Mengamati dan melakukan proses fermentasi alkohol

Alat dan Bahan

Gula pasir

Labu Erlenmeyer

Ragi roti (fermipan)

7. Sumbat gabus dua lubang

Air suling

8. Termometer

Larutan fenolftalin

Pipa kaca bentuk ''U''

Vaseline

10. Termometer

Langkah Kerja

Larutkan 50 g gula pasir dalam 100 ml air suling. Masukan larutan dalam labu A

dan taburi dengan sedikit ragi roti.

Masukkan larutan fenolftalin pada labu B dan susunlah alat percobaan seperti

berikut bersama kelompok Anda.

Jika alat-alatnya tidak tersedia, Anda dapat menggunakan botol minuman

sebagai penganti labu; dua buah sedotan fleksibel sebagai pengganti pipa kaca;

air kapur sebagai pengganti larutan fenolftalin.

Simpan alat percobaan di tempat yang hangat. Amati setelah beberapa jam.

Aktivitas Biologi 2.1

Termometer

Pipa kaca

Larutan gula dan ragi

Fenolftalin

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Gambar 2.15

Bagan fermentasi asam laktat

Glukosa

2NAD

2NADH

2 ADP

2 ATP

2 asam piruvat

2 asam laktat

2NAD

2NADH

Glokolisis

Fermentasi Asam Laktat

Sama halnya dengan fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat

dimulai dengan tahap glikolisis. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh

sel otot dan beberapa sel lainnya, serta beberapa bakteri asam laktat.

Pada otot, proses ini dapat menyediakan energi yang dibutuhkan secara

cepat. Akan tetapi, penumpukan asam laktat berlebih dapat menyebabkan

otot lelah. Asam laktat berlebih dibawa darah menuju hati untuk diubah

kembali menjadi asam piruvat. Industri susu menggunakan fermentasi

asam laktat oleh bakteri untuk membuat keju dan yoghurt.

Glukosa akan dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat melalui

glikolisis, membentuk 2 ATP dan 2 NADH. NADH diubah kembali

menjadi NAD

saat pembentukan asam laktat dari asam piruvat.

Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO

, seperti halnya fermentasi

alkohol.

Jelaskan secara singkat proses respirasi sel.

Apakah perbedaan respirasi aerob dan anaerob?

Berapakah jumlah ATP yang dihasilkan mulai dari

glikolisis, siklus Krebs, hingga transfer elektron?

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

Latihan Pemahaman

Subbab B

Pertanyaan

Adakah gelembung pada pipa yang menghubungkan labu A dan B? Jika ada,

menandakan apakah gelembung tersebut?

Apa yang terjadi pada labu B? Buatlah kesimpulan hasil percobaan bersama

kelompok Anda.

C. Anabolisme Karbohidrat

Seperti yang telah Anda pelajari sebelumnya, anabolisme adalah

proses pembentukan atau penyusunan senyawa organik sederhana menjadi

senyawa organik kompleks. Senyawa kompleks tersebut dapat berupa

karbohidrat, lemak, dan protein. Senyawa kompleks tersebut merupakan

zat makanan yang diperlukan makhluk hidup. Anabolisme dapat terjadi

melalui

fotosintesis

dan

kemosintesis

Kata Kunci

•

Anabolisme

•

Asam laktat

•

Lelah

•

Sel otot

Metabolisme

Sinar

matahari

2 +

Kloroplas

Karbohidrat

Mitokondria

AT P

Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon dioksida

(CO

) dan air (H

O) pada kloroplas dengan bantuan cahaya matahari.

Fotosintesis dapat dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan bakteri yang

memiliki kloroplas. Hasil dari fotosintesis adalah molekul glukosa yang

disimpan dalam bentuk pati, amilum, atau tepung. Secara garis besar,

reaksi fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:

cahaya matahari

6CO

+ 12H

O C

+6O

+ 6H

klorofil

Pada beberapa aspek, proses fotosintesis dapat dikatakan

sebagai kebalikan proses respirasi seluler. Fotosintesis membentuk

glukosa dan menggunakan energi matahari, sedangkan respirasi

memecah glukosa untuk menghasilkan energi.

Cahaya Matahari

Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi. Mata

manusia dapat melihat cahaya tampak dengan panjang gelombang

400 nm (ungu) hingga 730 nm (merah). Cahaya matahari

sebenarnya merupakan campuran panjang gelombang yang berbeda

dan cahaya tampak hanyalah sebagian kecil gelombang yang

dipancarkan matahari. Cahaya tampak terdiri atas warna pelangi

dari ungu hingga merah. Perhatikan

gambar 2.17

Gambar 2.16

Ilustrasi hubungan fotosintesis dan

respirasi sel. Fotosintesis terjadi di

kloroplas dan menghasilkan

karbohidrat. Adapun respirasi sel

terjadi di mitokondria untuk

menghasilkan energi.

Gambar 2.17

Berbagai gelombang cahaya dari

matahari. Hanya cahaya tampak yang

dapat dilihat mata manusia.

Sumber:

Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan

Persekitaran

, 1991

Kata Kunci

•

Cahaya matahari

•

Cahaya tampak

•

Fotosintesis

380 nm

Ungu

Biru

Hijau

Jingga

Merah

760 nm

Gelombang radio

Gelombang

mikro

Infra merah

Cahaya nampak

Ultra ungu

Sinar-X

Sinar gamma

Prisma

Energi tinggi

Energi rendah

Panjang gelombang yang

berkurang

Terpantul

Terserap

Terpancar

Warna

daun

Sumber:

Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan Persekitaran

, 1991

Kuning

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Permukaan benda akan tampak hitam jika menyerap semua panjang

gelombang cahaya tampak. Adapun benda yang tampak putih memantulkan

semua panjang gelombang cahaya tampak. Benda yang berwarna menyerap

sebagian warna dan memantulkan warna yang terlihat mata. Jika benda

berwarna merah, ia memantulkan cahaya merah dan menyerap cahaya

lainnya. Bagaimana dengan daun yang berwarna hijau?

Pigmen Fotosintesis

Pada sel eukariot, proses fotosintesis terjadi dalam organel yang disebut

kloroplas. Organel ini memiliki dua lapis membran luar. Di dalam kloroplas

terdapat tumpukan membran yang disebut

tilakoid

. Tilakoid merupakan

membran yang mirip kantung dan pada beberapa bagian tersusun

bertumpuk membentuk

grana

. Bagian matriks dari kloroplas disebut

stroma

(

Gambar 2.18

Fotosintesis terjadi pada kloroplas.

Apakah tumbuhan yang berdaun

merah atau kuning melakukan

fotosintesis?

Logika

Biologi

Gambar 2.18

Letak kloroplas pada tumbuhan dan

strukturnya.

Membran tilakoid memiliki protein penting dan berperan sebagai

pembawa elektron. Akan tetapi, fungsi penting dari membran ini dalam

fotosintesis adalah kandungan pigmen yang terdapat di dalamnya, yakni

pigmen klorofil.

Klorofil adalah pigmen yang menyerap cahaya dengan efisiensi tinggi.

Seperti pigmen lainnya, klorofil hanya dapat menyerap sebagian cahaya

tampak. Klorofil dapat menyerap cahaya merah dan biru sangat baik,

sedangkan cahaya hijau sangat sedikit diserap. Oleh karena itulah,

tumbuhan yang mengandung klorofil terlihat berwarna hijau oleh mata

kita karena cahaya hijau lebih banyak dipantulkan.

Tumbuhan juga memiliki pigmen lain, terutama karotenoid. Pigmen

karotenoid termasuk karoten dan xantofil. Pigmen warna kuning, jingga,

merah, dan ungu ini menyebabkan bakteri, tomat dan daun memiliki

warna beraneka ragam.

Sayatan daun

Sel mesofil

Nukleus

Kloroplas

Vakuola

Sel mesofil

Kloroplas

Membran

tilakoid

Bagian dalam

tilakoid

Grana

Stroma

Kata Kunci

•

Grana

•

Klorofil

•

Pigmen fotosintesis

•

Stroma

•

Tilokoid

Sumber:

Biology,

1999

Metabolisme

Terdapat beberapa jenis klorofil, yaitu klorofil

, dan

. Klorofil

merupakan jenis klorofil yang paling penting dalam fotosintesis. Klorofil

ini terdapat pada semua makhluk hidup yang dapat berfotosintesis. Klorofil

dapat menyerap cahaya maksimal dengan panjang gelombang 430 nm

dan 662 nm. Klorofil

juga berperan dalam fotosintesis. Klorofil

menyerap

cahaya maksimal dengan panjang gelombang 453 dan 642 nm. Perhatikan

gambar berikut.

100

400

500

600

700

Klorofil a

Klorofil b

Panjang gelombang (nm)

Penyerapan cahaya oleh klorofil

dan

Violet

Biru

Hijau

Oranye

Merah

Sumber:

Botany

, 1995

Gambar 2.19

Penyerapan cahaya oleh klorofil

dan

Mekanisme Fotosintesis

Pada awal abad ke-20, para ilmuwan menyadari bahwa fotosintesis

dapat dibedakan menjadi dua proses reaksi yang memerlukan cahaya dan

reaksi yang tidak memerlukan cahaya. Reaksi yang memerlukan cahaya

disebut juga reaksi terang. Reaksi ini secara langsung berhubungan dengan

pigmen dan tilakoid di kloroplas. Adapun reaksi yang tidak memerlukan

cahaya disebut juga reaksi gelap, terjadi di stroma dan matriks klorofil.

Sekilas

Biologi

Joseph Priestley

(1733–1804)

Joseph Priestley adalah orang

pertama yang melakukan percobaan

fotosintesis pada tahun 1772. Salah

satu hasil percobaannya adalah lilin

menyala yang ditempatkan dengan

sepotong tunas tumbuhan. Lilin

masih dapat menyala meskipun

ditutup dengan sungkup kaca.

Namun, dia belum dapat

menjelaskan hasil temuannya

tersebut.

Pada tahun 1779, Jan

Ingenhousz berhasil menjelaskan

fenomena yang terjadi pada hasil

percobaan Priestley dan

mengatakan bahwa hanya bagian

hijau tumbuhan sajalah yang

memegang peranan penting dalam

proses tersebut.

Sumber:

www.wikipedia.org

Gambar 2.20

Reaksi terang dan reaksi gelap pada

kloroplas

Sumber:

Biology: Discovering Life

, 1991

Cahaya

Stroma

Tilakoid

ADP + P

NADP

NADPH

AT P

Reaksi bergantung

pada cahaya

(Reaksi terang)

Reaksi tidak bergantung

pada cahaya

(Reaksi gelap)

Kuning

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

1) Reaksi Terang

Proses dari reaksi terang adalah pusat fotosintesis. Pusat reaksi

tersusun atas molekul klorofil yang dikelilingi oleh molekul lain yang

mampu menerima elektron. Pusat reaksi terang disebut

fotosistem

yang

terdiri atas kompleks protein, klorofil, dan pigmen lain yang menyerap

cahaya. Fotosistem ini terdapat di membran tilakoid.

Pada tumbuhan dan alga terdapat dua pusat reaksi yang bekerja

secara teratur. Pusat reaksi ini ditemukan karena memiliki penyerapan

panjang gelombang cahaya yang berbeda.

Fotosistem I

memiliki

penyerapan cahaya maksimum 700 nm, karena pada fotosistem I terdapat

pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 700 nm

(p700).

Fotosistem II

memiliki penyerapan cahaya maksimum 680 nm

dengan pigmen yang dapat menyerap panjang gelombang maksimum 680

nm (p680). Meskipun fotosistem I ditemukan lebih dahulu, reaksi transfer

elektron berawal dari fotosistem II. Elektron bergerak dari fotosistem II

ke fotosistem I.

Ketika cahaya matahari (foton) mengenai fososistem II, akan

menyebabkan elektronnya tereksitasi (keluar). Elektron ini akan

digantikan oleh elektron hasil hidrolisis dari molekul air. Peristiwa

pemecahan molekul air pada fotosintesis ini disebut

fotolisis

+ 2e

–

+ O

+ 4e

–

Dapat Anda lihat bahwa fotolisis menyediakan elektron (e

–

). Selain

itu juga, proses ini menghasilkan oksigen (O

) dan pasangan proton bebas

) di dalam tilakoid. Pada reaksi inilah sumber oksigen di bumi

dihasilkan.

Bagaimanakah proses fotosintesis selanjutnya? Elektron yang

dihasilkan akan memasuki sistem transfer elektron. Reaksi transfer

elektron ini dapat dibedakan menjadi

reaksi nonsiklik

dan

reaksi siklik

a) Reaksi nonsiklik

Elektron yang tereksitasi dari fotosistem II bergerak melalui rangkaian

akseptor elektron, seperti plastoquinon, sitokrom f, dan plastosianin. Pada

proses tersebut dilepaskan energi yang ditangkap oleh ADP menjadi ATP.

Selanjutnya elektron mencapai fotosistem I.

Seperti fotosistem II, fotosistem I merupakan molekul kompleks yang

dapat melepaskan elektron yang dipicu oleh cahaya matahari. Elektron

yang terlepas dari fotosistem I segera digantikan oleh elektron dari

fotosistem II.

Elektron berenergi tinggi yang dilepaskan fotosistem I akan bergerak

melalui rangkaian akseptor elektron baru. Pada akhirnya, elektron

tersebut digunakan untuk mereduksi NADP (

Nicotinamide Adenine

Dinucleotide Phosphate

) menjadi NADPH.

Sekilas

Biologi

Robert Mayer

(1814–1878)

Robert Mayer merupakan

seorang ahli fisika Jerman. Ia adalah

orang pertama yang dapat

menjelaskan gambaran seluruh

proses fotosintesis. Tahap yang

penting dalam fotosintesis adalah

absorpsi energi dalam bentuk

cahaya, kemudian berubah menjadi

energi kimia, yang selanjutnya

disimpan dalam bentuk senyawa-

senyawa yang dibuat oleh

tumbuhan.

Sumber:

www.dbhs.wvusd.k12.ca

Kata Kunci

•

Fitosistem

•

Fotofosforilasi

•

Fotolisis

•

Reaksi terang

•

Siklik

Metabolisme

Akseptor

2 foton

–

P680

–

+2H

Fotosistem II

ADP

AT P

Kompleks

sitokrom

2 foton

Akseptor

NADP

reduktase

NADPH

NADP

+ H

P700

Fotosistem I

Matahari

Pada reaksi ini, elektron yang dilepas fotosistem I tidak kembali lagi

ke fotosistem I. Pembentukan ATP dari reaksi nonsiklik ini disebut juga

fotofosforilasi nonsiklik

b) Reaksi siklik

Pada beberapa kasus, terjadi pola pergerakan elektron yang berbeda.

Pola ini disebut reaksi siklik, karena elektron yang dilepaskan fotosistem

I selalu kembali pada fotosistem I. Ketika elektron melalui beberapa

akseptor elektron, energi yang dilepaskan digunakan untuk membentuk

ADP menjadi ATP.

Gambar 2.21

Reaksi nonsiklik yang terjadi pada

membran tilakoid

Sumber:

Botany,

1995

Gambar 2.22

Reaksi siklik

Sumber:

Botany,

1995

Matahari

Akseptor

Kompleks

sitokrom

Pusat

reaksi

2 foton

P = 700

AT P

Energi untuk

sintesis

Secara umum, fotosintesis terjadi

pada siang hari ketika ada cahaya

matahari. Kalau begitu, kapankah

respirasi sel tumbuhan terjadi?

Logika

Biologi

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Pembentukan ATP melalui reaksi siklik disebut juga

fotofosforilasi

siklik

. Reaksi ini dilakukan jika ATP yang dibuat kurang dan banyak

terjadi pada bakteri fotoautototrof.

2) Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan langkah selanjutnya setelah reaksi terang.

Reaksi ini terjadi di stroma kloroplas. Reaksi terang telah menyediakan

energi kimia pada stroma kloroplas dalam bentuk ATP dan NADPH.

Energi ini akan digunakan untuk menghasilkan glukosa, yaitu hasil akhir

reaksi fotosintesis.

Reaksi gelap memerlukan ATP, NADPH, CO

, rangkaian enzim, serta

kofaktor yang dapat ditemukan pada stroma kloroplas. Reaksi ini

dijelaskan pertama kali oleh

Melvin Calvin

dan

Andrew Benson

. Oleh

karena itu, reaksi ini disebut juga siklus Calvin-Benson. Perhatikan gambar

berikut.

Sumber:

Biology Concepts & Connections

, 2006

Output

Input

Tahap I: Fiksasi CO

RuBP

3 ATP

ADP

Tahap III: Regenerasi

G3P

NADPH

NADP

6ADP

AT P

3-PGA

Rubisko

3-fosfogliseraldehida

Glukosa dan

senyawa organik

lainnya

Output

Tahap II: Reduksi

Gambar 2.23

Siklus Calvin-Benson

a) Fase fiksasi

Berdasarkan gambar tersebut, langkah pertama siklus Calvin-Benson

adalah fiksasi CO

dari udara oleh ribulosa bifosfat (RuBP) dengan

bantuan enzim rubisko. Fiksasi ini membentuk senyawa beratom C6. Hasil

yang tidak stabil tersebut dipecah menjadi 2 senyawa C3 (3-fosfogliserat).

Oleh karena itu, setiap 3 molekul CO

yang masuk akan menghasilkan

enam molekul 3-fosfogliserat.

b) Fase reduksi

Pada fase reduksi, NADPH mereduksi 3-fosfogliserat menjadi

3-fosfogliseraldehid (G

3P) dengan bantuan ATP. Untuk membuat 1 molekul

G3P, siklus tersebut memerlukan atom karbon dari tiga molekul CO

Kata Kunci

•

Calvin-Benson

•

Fiksasi

•

Reaksi gelap

•

Reduksi

•

Regenerasi

•

Pelepasan

Sekilas

Biologi

Melvin Calvin

(1911–1997)

Melvin Calvin adalah seorang

ahli kimia asal Amerika. Bersama

Andrew Benson dan James Bassham,

ia menemukan siklus reduksi karbon

pada proses fotosintesis tumbuhan

yang disebut siklus Calvin-Benson.

Untuk itu, ia menerima hadiah nobel

dibidang kimia pada tahun 1961.

Sumber:

www.wikipedia.org

(b)

(d)

(a)

(c)

Metabolisme

Sebenarnya siklus ini mengambil satu karbon setiap satu siklusnya. Namun

pada awal reaksi, digunakan 3 molekul CO

sehingga satu siklus reaksi

ini menghasilkan 1 molekul G3P utuh.

c) Pelepasan satu molekul G3P

Lima molekul G3P dari langkah kedua tetap berada dalam siklus.

Satu molekul G3P yang dilepaskan dari siklus merupakan hasil bersih

fotosintesis. Sel tumbuhan menggunakan dua molekul G3P untuk

membentuk satu molekul glukosa.

d) Fase regenerasi RuBP

Rangkaian reaksi kimia menggunakan energi ATP untuk menyusun

kembali atom pada lima molekul G3P (total 15 atom C). Hal tersebut

untuk membentuk tiga molekul RuBP yang akan digunakan kembali

dalam siklus Calvin-Benson. Berapa banyak molekul CO

yang harus

digunakan untuk membentuk satu molekul glukosa dalam siklus Calvin-

Benson?

Fotosintesis

Tujuan

Menunjukkan zat yang dihasilkan dari fotosintesis

Alat dan Bahan

5 buah gelas piala

tumbuhan air (

Hydrilla

)

5 buah tabung reaksi

5 buah corong plastik

kertas selofan berwarna merah, hijau, dan biru

Langkah Kerja

Siapkan 5 buah gelas piala, 5 buah tabung reaksi, 5 buah corong plastik, dan

kertas selofan berwarna merah, hijau, dan biru.

Siapkan juga ganggang

Spirogyra

atau tumbuhan air, seperti

Hydrilla

Rangkailah alat-alat seperti pada gambar.

Berhati-hatilah ketika memasukkan tabung reaksi, jangan sampai ada

gelombang udara yang terperangkap.

Gelas piala 1 simpan di tempat teduh, sedangkan gelas piala 2, 3, 4, dan gelas 5

disimpan di tempat terang.

Gelas 3 ditutup kertas selofan merah, gelas 4 ditutup kertas selofan hijau, dan

gelas 5 ditutup kertas selofan biru.

Amati gelembung udara yang muncul setelah beberapa waktu. Data yang

diperoleh disusun dalam bentuk tabel.

Pertanyaan

Gas apakah yang terdapat pada gelembung udara tersebut? Buktikan.

Apakah maksud penutupan tabung piala dengan kertas selofan yang berwarna?

Faktor-faktor apakah yang memengaruhi fotosintesis yang diatur dalam

percobaan ini? Jelaskan.

Aktivitas Biologi 2.2

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Fotosintesis

Terdapat beberapa faktor yang memengaruhi fotosintesis pada

tumbuhan. Faktor tersebut dapat dikelompokkan menjadi faktor genetis

dan faktor lingkungan.

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Faktor genetis menentukan sifat dasar fotosintesis suatu tumbuhan.

Faktor genetis mengatur lebar daun, jumlah daun, serta konsentrasi klorofil

suatu tumbuhan.

Faktor lingkungan memengaruhi fotosintesis suatu tumbuhan

sehingga daun tumbuhan dari spesies yang sama dapat memiliki laju

fotosintesis yang berbeda. Faktor lingkungan dapat memengaruhi

fotosintesis tumbuhan, di antaranya sebagai berikut.

1) Faktor cahaya, sangat mempengarui fotosintesis. Jika tidak terdapat

cahaya, fotosintesis tidak terjadi. Ketika cahaya mulai tampak dan

intensitasnya semakin naik, fotosintesis pun mulai terjadi dan lajunya

naik seiring intensitas cahaya. Laju intensitas maksimum umumnya

terjadi mendekati tengah hari. Ketika cahaya matahari bersinar

sangat terang.

2) Faktor suhu, memengaruhi fotosintesis dengan adanya rentang suhu

optimal bagi fotosintesis. Suhu optimal tersebut berkisar antara

28–30°C. Fotosintesis umumnya tidak dapat berlangsung pada suhu

di bawah 5°C dan di atas 50°C. Mengapa?

3) Konsentrasi CO

, pada tingkat di bawah 0,15 % dapat meningkatkan

laju fotosintesis. Akan tetapi, jika konsentrasi CO

0,15% atau lebih,

stomata akan menutup dan fotosintesis terhenti. Bahkan pada

beberapa tumbuhan, konsentrasi CO

di atas normal (0,04%) tidak

lagi meningkatkan laju fotosintesis.

4) Ketersediaan air berperan dalam fotosintesis. Fotosintesis dapat

terhenti jika tidak tersedia air yang menyebabkan stomata menutup

dan menghentikan laju fotosintesis.

5) Ketersediaan nutrisi, berhubungan dengan pembentukan klorofil serta

kofaktor enzim-enzim fotosintesis. Jika nutrisi tersebut tidak tersedia

dapat menghambat fotosintesis.

Kemosintesis

Kemosintesis merupakan salah satu proses pembentukan (anabolisme)

untuk menghasilkan molekul organik berenergi. Beberapa bakteri

diketahui memiliki kemampuan ini. Berbeda dengan fotosintesis yang

menggunakan energi matahari untuk menghasilkan ATP dan NADPH,

bakteri kemoautotrof

menggunakan reaksi kimia anorganik sebagai

sumber energi. Mereka dapat mengoksidasi molekul anorganik untuk

menghasilkan ATP dan NADPH, kemudian menggunakannya untuk

mereduksi CO

menjadi molekul organik.

Bakteri belerang dari genus

Thiobacillus

, dapat menggunakan sulfur

(belerang) untuk menghasilkan molekul organik. Ia mengoksidasi H

(sulfur) menjadi S(sulfat). Berikut reaksinya.

Kapankah fotosintesis terjadi? Jika

Anda akan menyiram tanaman,

kapankah waktu yang baik untuk

menyiram tanaman? Faktor apa yang

berpengaruh terhadap waktu

penyiraman tersebut.

Logika

Biologi

6CO

+ 12H

S C

+ 6H

O + 12S

Bakteri hidrogen,

Hydrogenomonas

, dapat mengoksidasi H

(hidrogen) menjadi H

O. Adapun bakteri besi,

Ferrobacillus

, mampu

mengoksidasi ferro (Fe

) menjadi ferri (Fe

) untuk menghasilkan

Kata Kunci

•Air

•

Cahaya

•

Karbon dioksida

•

Kemoautotrof

•

Kemosintesis

•

Nutrisi

•

Suhu

Metabolisme

molekul organik. Kemosintesis juga terjadi pada bakteri

Nitrosomonas

yang mengoksidasi amoniak (NH

) menjadi nitrit (NO

–

). Kemudian,

bakteri

Nitrobacter

mengoksidasi nitrit (NO

–

) menjadi nitrat (NO

–

Makhluk hidup kemoautotrof tumbuh secara lambat, karena reaksi

ini tidak menghasilkan banyak energi. Makhluk hidup ini hidup di tempat-

tempat yang ekstrim, tempat makhluk hidup lain tidak bertahan. Contohnya

di kawah gunung, di dalam tanah, dan di rekahan dasar laut. Beberapa

bakteri kemoautotrof seperti

Nitrosomonas

dan

Nitrobacter

berperan juga

dalam siklus materi di ekosistem. Siklus materi apakah itu?

Apakah perbedaan fotosintesis dan kemosintesis?

Apa sajakah yang dihasilkan dari reaksi terang?

Mengapa reaksi gelap dinamai demikian?

Jelaskan secara ringkas mekanisme fotosintesis.

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

Latihan Pemahaman

Subbab C

Fenilalanin, tirosin lisin,

triptofan, dan leusin

Asetoasetil KoA

Asam oksaloasetat

Asam aspartat

asparagin

Asam fumarat

Fenilalanin

dan tirosin

Alanin, treonin

sistein, dan glisin

serin

Asam piruvat

Asetil KoA

Asam sitrat

Asam

ketoglutarat

Suksinil

KoA

Isoleusin,

metionin,

dan valin

Asam glutamat

Arginin, histidin,

glutamin, dan prolin

Siklus Krebs

Gambar 2.24

Cara asam amino memasuki siklus

Krebs untuk mendapatkan energi.

Sumber:

Biology,

1999

Kata Kunci

•

Amoniak

•

Gugus amin

•

Protein

D. Metabolisme Protein dan Lemak

Pada awal pembahasan metabolisme, penjelasan lebih banyak ditujukan

pada metabolisme karbohidrat. Bagaimana dengan protein dan lemak?

Dapatkah protein dan lemak digunakan sebagai sumber energi? Bagaimana

jika sel kekurangan atau kelebihan karbohidrat, protein, atau lemak?

Penggunaan Protein dan Lemak Sebagai Sumber Energi

Protein dapat digunakan sebagai sumber energi. Akan tetapi,

sebelumnya harus dipecah berdasarkan asam amino pembentuknya. Asam

amino-asam amino tersebut diubah oleh enzim sehingga gugus karboksil

(–COOH) dari asam amino tersebut dapat menjadi asam piruvat, asetil

KoA, atau masuk dalam siklus Krebs. Sebelumnya, gugus amin (–NH

)

dari asam amino tersebut dipisahkan untuk kemudian diubah menjadi

amoniak (NH

) dan dikeluarkan melalui urine.

Jika tubuh kekurangan karbohidrat dan lemak, protein akan dioksidasi

untuk menghasilkan energi. Setiap 1 gram protein menghasilkan 4 kkal

energi. Perhatikan gamber berikut.

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Seperti halnya karbohidrat dan protein, lemak juga dapat digunakan

sebagai sumber energi. Bahkan, lemak pada hewan digunakan sebagai

penyimpanan energi yang sewaktu-waktu dapat digunakan. Lemak sangat

baik digunakan sebagai sumber energi selular karena lemak memiliki

rantai karbon yang lebih panjang sehingga berenergi lebih tinggi.

Sebelum digunakan, sel menghidrolisis lemak menjadi asam lemak

dan gliserol, kemudian gliserol diubah menjadi 3 fosfogliseraldehid dan

memasuki jalur glikolisis. Asam lemak dipecah menjadi dua rantai karbon

yang masuk ke siklus Krebs sebagai asetil koA. Melalui jalur-jalur tersebut,

satu gram lemak memberikan ATP lebih banyak daripada karbohidrat

dan protein. Satu gram lemak mampu menghasilkan 9 kkal energi.

Perhatikan gambar berikut.

Gambar 2.25

Jalur respirasi aerob. Protein,

karbohidrat, dan lemak memasuki

jalur respirasi selular melalui

beberapa cara untuk menghasilkan

energi.

Pembentukan Protein dan Lemak

Sel memerlukan zat makanan sebagai pembentuk tubuh maupun

sebagai sumber energi. Tidak semua molekul organik digunakan sebagai

sumber energi penghasil ATP. Molekul organik menyediakan rangka

karbon yang diperlukan sel untuk membangun molekul sel.

Beberapa molekul organik sederhana yang didapat dari makanan

dapat langsung digunakan. Contohnya, asam amino hasil hidrolisis protein

dapat langsung digunakan sebagai protein sel.

Seringkali sel memerlukan molekul tertentu yang tidak didapat dari

makanan. Komponen yang terbentuk sebagai komponen intermediet dari

glikolisis dan siklus Krebs, dapat dialihkan ke dalam jalur anabolisme

sebagai prekursor untuk menyintesis molekul yang diperlukan sel.

Contohnya, tubuh manusia dapat membentuk asam amino nonesensial

Protein

Karbohidrat

Lipid

Asam amino

Gula

Gliserol

Asam lemak

Glikolisis

Glukosa

Asam piruvat

Asetil KoA

(Amoniak)

Siklus Krebs

Sumber:

Biology: Discovering Life,

1991

Kata Kunci

•

Asam lemak

•

Gliserol

•

Lemak

Metabolisme

Asam

amino

Protein

Polisakarida

Glukosa

Lemak

Asam lemak

dan gliseraol

Asam

piruvat

Asetil-KoA

Siklus

Krebs

Sintesis asam amino,

nukleotida, dan molekul lain

Polimer

(protein, asam

nukleat)

– Katabolisme

–

Sintesis untuk

penyimpanan

energi cadangan

atau pembentukan

molekul struktural

Sumber:

Biology

, 1999

Glikoisis

Gambar 2.26

Jalur metabolisme bagi sintesis

penyimpanan energi cadangan atau

pembentukan molekul struktural

dengan memodifikasi komponen yang dialihkan dari siklus Krebs. Selain

itu, glukosa dapat dibuat dari asam piruvat, dan asam lemak dapat

disintesis dari asetil KoA. Jalur pembentukan molekul anabolisme ini

memerlukan ATP. Perhatikan gambar berikut.

Glikolisis dan siklus Krebs berfungsi mengubah beberapa molekul

menjadi molekul yang diperlukan tubuh. Kelebihan makanan dapat

disimpan sebagai energi cadangan dalam bentuk lemak, pati, atau

glikogen. Bahan-bahan pembangun sel dapat disintesis dengan mengubah

beberapa hasil metabolisme utama menjadi asam amino dan monomer

lain yang akhirnya membentuk polimer struktural.

Jika seseorang melakukan diet

dengan cara tidak memakan

makanan berlemak, akankah diet

yang ia lakukan efektif? Jelaskan.

Logika

Biologi

Tugas Anda 2.1

Pengetahuan mengenai metabolisme makhluk hidup banyak dimanfaatkan

manusia untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas produk. Beberapa

pengetahuan metabolisme, seperti fermentasi digunakan manusia untuk

menghasilkan berbagai produk seperti yoghurt, dan minuman beralkohol.

Pengetahuan metabolisme lain, seperti peningkatan fotosintesis digunakan untuk

peningkatan hasil pertanian. Tugas Anda sekarang, yakni membuat karya tulis

mengenai berbagai teknologi yang mengaplikasikan pengetahuan metabolisme

makhluk hidup. Carilah sumber dari internet, buku, majalah, dan koran sebagai

rujukan. Karya tulis terbaik dapat ditampilkan pada majalah dinding sekolahmu.

Berapa besarkah energi yang dapat dihasilkan dari

katabolisme protein dan lemak?

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

Latihan Pemahaman

Subbab D

Apa yang terjadi jika sel kelebihan satu macam bahan

makanan?

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Rangkuman

1. Metabolisme merupakan serangkaian reaksi kimia

yang terjadi di dalam sel dan merupakan salah satu

ciri makhluk hidup.

2. Enzim berperan sebagai katalis dalam metabolisme

tubuh. Enzim memiliki sifat selektif, spesifik, dan

efisien. Enzim tersusun atas dua bagian, yaitu senyawa

protein yang disebut apoenzim dan senyawa nonprotein

yang disebut gugus prostetik. Cara kerja enzim

dijelaskan dengan dua teori, yaitu

Teori lock and key

dan

Teori induced fit

. Kerja enzim dipengaruhi oleh

faktor suhu, pH,

feedback inhibitor

, konsentrasi substrat,

konsentrasi enzim, kadar air, serta pengaruh zat

penggiat dan penghambat.

3. Katabolisme adalah penguraian atau pemecahan

senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana

dengan hasil akhir berupa energi. Pada makhluk hidup,

proses ini meliputi respirasi dan fermentasi.

4. Respirasi ada dua macam, yaitu respirasi aerob dan

anaerob. Respirasi aerob terdiri atas tahap-tahap

glikolisis (mengubah glukosa menjadi asam piruvat),

siklus Krebs (mengubah asam piruvat menjadi CO

dan ATP), dan sistem transpor elektron. Fermentasi

atau respirasi anaerob merupakan pemecahan molekul

tanpa bantuan oksigen bebas, biasanya dilakukan oleh

mikroorganisme. Fermentasi ada tiga macam, yaitu

fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat, dan

fermentasi asam cuka.

4. Anabolisme adalah proses penyusunan atau sintesis

senyawa yang lebih kompleks dari senyawa yang lebih

sederhana. Sintesis zat makanan memerlukan bahan

dasar CO

, H

O, dan energi. Jika energinya berasal

dari cahaya, prosesnya disebut fotosintesis, jika

energinya berasal dari zat kimia, prosesnya disebut

kemosintesis.

5. Fotosintesis pada tumbuhan melibatkan dua tahap,

yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Pada reaksi terang

terjadi lintas elektron siklik atau lintas elektron

nonsiklik, bergantung pada panjang gelombang cahaya

yang mengenai kloroplas. Pada reaksi terang dihasilkan

ATP dan NADPH, serta terjadi pemecahan air. Pada

reaksi gelap akan terjadi pengikatan karbon dioksida,

dan dihasilkan karbohidrat.

Peta Konsep

terdiri atas

terjadi pada

misalnya

Metabolisme

Makhluk Hidup

Katabolisme

Memperoleh

energi

Kemosintesis

Karbohidrat

Anaerobik

Aerobik

Lemak

tujuannya

Glikolisis

Siklus Krebs

Rantai transfer

elektron

Fermentasi

alkohol

Fermentasi asam

laktat

terbagi

menjadi

misalnya

melalui tahapan

Protein

Fotosintetis

Karbohidrat

terbentuk

terjadi di

Reaksi terang

Reaksi gelap

Klorofil

melalui

Anabolisme

Membentuk

senyawa

tujuannya

Metabolisme

Energi

Zat yang

bereaksi

Ea tanpa

enzim

Ea dengan

enzim

Perubahan

energi

Produk

Anda telah mempelajari materi

metabolisme

bagaimana pendapat Anda setelah mempelajari bab ini?

Menarik, bukan? Banyak hal yang bisa Anda dapatkan

setelah mempelajari bab ini. Misalnya, Anda mengetahui

mengapa makhluk hidup memerlukan oksigen, sedangkan

tumbuhan menghasilkan oksigen. Selain itu, Anda juga

telah mengetahui fungsi fermentasi dalam pembuatan

minuman beralkohol dan roti.

Tujuan Anda mempelajari bab ini agar Anda mampu

mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme;

mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme

karbohidrat; menjelaskan keterkaitan antara proses

Refleksi

metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak dan

protein. Apakah Anda dapat mencapai tujuan tersebut?

Apabila Anda mengalami kesulitan dalam

mempelajari materi tertentu pada bab ini, diskusikanlah

bersama teman-teman Anda. Kemudian, bertanyalah

kepada guru Anda untuk memecahkan permasalahan

berkenaan dengan materi metabolisme. Agar Anda

mampu memahami materi pada bab ini lebih baik,

pastikanlah Anda menguasai materi bab ini dengan giat

belajar, mengerjakan tugas, latihan subbab dan aktivitas,

serta mengerjakan evaluasi kompetensi pada bab ini.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.

A. Pilihan Ganda

Perhatikan pernyataan berikut.

Penamaan protein, lemak, dan karbohidrat

Pengangkutan sari-sari makanan oleh lemak

Respirasi sel

Pengangkutan hormon oleh darah

fotosintesis pada tumbuhan

Contoh dari metabolisme adalah ....

1, 2, dan 3

2, 4, dan 5

1, 3, dan 4

2, 3, dan 4

1, 3, dan 5

Seluruh reaksi yang terjadi di

dalam

tubuh makhluk hidup

menggunakan sumber energi berupa ....

ATP

lemak

enzim

protein

glukosa

Tahapan katabolisme glukosa atau respirasi sel adalah ....

glikolisis, transpor elektron, dan siklus Krebs

transfer elektron, glikolisis, dan siklus Krebs

glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron

siklus Krebs, glikolisis, dan transpor elektron

siklus Krebs, transpor elektron, dan glikolisis

Hasil dari peristiwa glikolisis adalah ....

2 ADP, 2 NAD, dan 2 glukosa

2 ATP, 2 NADH, dan 2 asam piruvat

2 ADP, 2 NADH, dan 2 asam piruvat

2 ATP, 2 NAD, dan 2 asam piruvat

2 ATP, 2 NAD, dan 2 glukosa

Siklus Krebs menghasilkan molekul-molekul ....

O, NADH, dan FADH

, NAD, dan FAD

O, NAD, dan FAD

, NADH, dan FADH

, NADH, dan FAD

Katabolisme karbohidrat mengalami beberapa tahap, di

antaranya transfer elektron yang terjadi di dalam ....

ribosom

badan golgi

sitoplasma

lisosom

mitokondria

Dalam peristiwa anabolisme karbohidrat di antaranya

terjadi siklus elektron yang menghasilkan ....

NADH

glukosa

FADH

Seseorang yang

telah

bekerja berat akan merasa lelah.

Hal ini terjadi

karena terjadi penimbunan hasil glukosa,

yaitu ....

ATP

asetil koA

NADH

asam laktat

asam piruvat

Perhatikan grafik pengaruh enzim terhadap energi

aktivasi ....

Evaluasi Kompetensi

Bab 2

Berdasarkan grafik tersebut, pengaruh enzim adalah ....

meningkatkan energi aktivasi

menurunkan energi aktivasi tanpa ikut bereaksi

menurunkan energi aktivasi dengan ikut bereaksi

menurunkan laju reaksi

tidak berpengaruh terhadap reaksi

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII

Temperatur (°C)

10 20 30 40 50

Rata-rata reaksi

17. Di bawah ini ciri reaksi terang fotosintesis,

kecuali

....

penyerapan energi cahaya untuk diubah menjadi

energi kimia

dihasilkan ATP dan NADPH

fotolisis air

membutuhkan cahaya

pengikatan karbondioksida

18. Dalam peristiwa siklus Calvin

-Benson

terjadi pengikatan

oleh senyawa ....

asam fosfogliserat (PGA)

ribulosa bifosfat (RuBP)

fosfogliseraldehid (PGAL)

ATP

NADPH

19. Kelompok makhluk hidup yang mampu menggunakan

reaksi kimia anorganik sebagai sumber energi adalah ....

heterotrof

kemoautotrof

fotoautotrof

parasitis

kemoheterotrof

20. Proses kemosintesis yang dilakukan oleh bakteri nitrifikasi

mempunyai ciri sebagai berikut,

kecuali

....

membutuhkan tanah gembur

berlangsung secara aerob

membutuhkan senyawa anorganik

nitrat yang dihasilkan digunakan untuk

membentuk protein

berlangsung secara anaerob

B. Soal Uraian

Jelaskan fungsi enzim dan teori mengenai cara kerja

enzim.

Apa yang dimaksud dengan katabolisme dan

metabolisme?

Jelaskan tahap-tahap dalam respirasi aerob.

Jelaskan tahap-tahap dalam fotosintesis.

Jelaskan keterkaitan antara metabolisme lemak,

karbohidrat, dan protein.

C. Soal Tantangan

Grafik berikut menunjukkan pengaruh suhu terhadap

reaksi yang melibatkan enzim.

10. Berikut ini beberapa sifat enzim,

kecuali

....

selektif

biokatalisator

efisien

tahan panas

bekerja bolak-balik

Untuk menjawab soal nomor

11–12, perhatikan gambar

berikut.

11. Enzim ditunjukkan oleh huruf ....

B dan D

C dan D

B dan A

C dan E

A dan E

12. Inhibitor non kompetitif dan

inhibitor

kompetitif

ditunjukkan oleh huruf ....

A dan B

C dan E

B dan C

D dan E

C dan D

13. Pada saat pembuatan tape terjadi proses fermentasi yang

menghasilkan alkohol setelah peristiwa ...

transfer elektron

glikolisis

siklus krebs

dekarboksilasi oksidatif

siklus Calvin-Benson

14. Dalam satuan berat yang sama, bahan makanan yang

menghasilkan energi tertinggi melalui katabolisme

adalah ....

karbohidrat

vitamin

protein

mineral

lemak

15. Tempat berlangsungnya reaksi terang fotosintesis

adalah .....

membran tilakoid

krista

stroma

ruang dalam kloroplas

matriks

16. Jika dalam satu siklus Krebs dihasilkan 3 NADH dan

1 FADH

, maka setelah melalui transfer elektron

dihasilkan ....

11 ATP

32 ATP

24 ATP

36 ATP

28 ATP

Bagiamanakah reaksi antara X–Y.

Bagaimanakah reaksi yang terjadi antara Y–Z.

Bagaimanakah pengaruh enzim terhadap laju reaksi.

Apakah yang terjadi pada enzim ketika suhu

bertambah tinggi?

Sumber:

Biology for You,

2002