Biologi · Bab 2 Proses Metabolisme Organisme

Subardi

22/08/2021 10:33:57

SMA 12 K-13

Daftar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan Bab 2 Proses Metabolisme Organisme Bab 3 Genetika Bab 4 Pola-Pola Hereditas Bab 5 Evolusi Bab 6 Bioteknologi

Halaman

Bersepeda, seperti gambar di sam-

ping, dapat meningkatkan laju metabolisme

hingga 15 kali laju metabolisme biasa.

Denyut jantung meningkat dan oksigen

yang masuk makin banyak. Perubahan ini

memungkinkan makanan dikatabolisasi

lebih cepat untuk menghasilkan energi

ekstra yang diperlukan. Salah satu

akibatnya adalah naiknya suhu tubuh yang

menyebabkan tubuh mengeluarkan banyak

keringat.

Tujuan pembelajaran kalian pada bab ini adalah:

dapat menjelaskan enzim dan fungsinya;

dapat menjelaskan metabolisme karbohidrat;

dapat menjelaskan metabolisme lipida (lemak);

dapat menjelaskan metabolisme protein;

dapat menjelaskan hubungan metabolisme karbohidrat de-

ngan metabolisme lemak dan protein.

Kata-kata kunci

metabolisme

daur Krebs

anabolisme

karbohidrat

katabolisme

lemak

enzim

protein

asam amino

BAB 2

PROSES METABOLISME ORGANISME

Sumber:

Encarta Encyclopedia

Proses Metabolisme Organisme

Metabolisme sangat penting bagi makhluk hidup untuk

kelangsungan hidupnya. Metabolisme adalah segala proses reak-

si kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, mulai dari

makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan

tubuhnya sangat kompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses

sebagai berikut.

Anabolisme

Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia

melalui sintesis senyawa-senyawa organik.

Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan

energi dari senyawa-senyawa organik melalui proses

respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik

oleh reaksi yang sederhana maupun reaksi yang rumit.

Metabolisme juga berperan mengubah zat yang beracun

menjadi senyawa yang tak beracun dan dapat dikeluarkan dari

tubuh. Proses ini disebut detoksifikasi. Umumnya, hasil akhir

anabolisme merupakan senyawa pemula untuk proses katabo-

lisme. Hal itu disebabkan sebagian besar proses metabolisme

terjadi di dalam sel. Mekanisme masuk dan keluarnya zat kimia

melalui membran sel mempunyai arti penting dalam memperta-

hankan keseimbangan energi dan materi dalam tubuh. Proses

sintesis dan penguraian berlangsung dalam berbagai jalur meta-

bolisme. Adapun hasil reaksi tiap tahap metabolisme merupakan

senyawa pemula dari tahap reaksi berikutnya.

A. Enzim dan Fungsinya

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organis-

me hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau

suatu senyawa yang berikatan dengan protein. Enzim mempunyai

dua fungsi pokok sebagai berikut.

Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.

Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu

yang sama.

Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif,

kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat.

Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan

dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim

tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut

zimogen

Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan

satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun ke-

duanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut

holoenzim

Kedua bagian enzim tersebut yaitu

apoenzim

dan

koenzim

Biologi SMA Jilid 3

1. Apoenzim

Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat

tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan

dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi

senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya.

2. Koenzim

Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat

erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat

dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat

termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat.

Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya,

Apabila koenzim NADP (

Nicotiamida Adenin Denukleotid

Phosfat

) maka reaksi yang terjadi adalah

dehidrogenase

Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen.

dehidrogenase

– CH

– OH + NADP

CHO + NADPH

Alkohol

Aldehid

Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor

hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti

AT P (

Adenosin Tri Phosfat

Substrat

Holoenzim

Apoenzim

Koenzim

Sumber:

Dok. Penerbit

Gambar 2.1

Holoenzim, apoenzim, koenzim, dan substrat

Sifat-sifat enzim sebagai berikut.

a. Enzim mengalami denaturasi/kerusakan pada temperatur

tinggi.

b. Efektif dalam jumlah kecil.

c. Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung.

d. Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya mem-

percepat reaksi.

e. Spesifik untuk reaksi tertentu.

Glukosa 6 P Glukosa 6P dehidrogenase

6P Glukonulakton

P heksose isomerase

Fruktosa 6P

Fosfatase

Glukosa + fosfat

Proses Metabolisme Organisme

Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktivitas

enzim sebagai berikut.

1. Temperatur atau suhu

Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apa-

bila suhu turun, maka aktivitas akan terhenti tetapi enzim

tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menu-

run dan enzim menjadi rusak.

2. Air

Air berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pa-

da waktu biji dalam keadaan kering kegiatan enzim tidak

kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mu-lailah

biji berkecambah.

3. pH

Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu

mengubah hasil akhir kembali menjadi substrat.

4. Hasil akhir

Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu

konstan. Misal, kegiatan pada awal reaksi tidak sama de-

ngan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apa-

bila hasil akhir (banyak), maka akan menghambat akti-

vitas enzim.

5. Substrat

Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang

baru. Umumnya, terdapat hubungan yang sebanding

antara substrat dengan hasil akhir apabila konsentrasi

enzim tetap, pH konstan, dan temperatur konstan. Jadi,

apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, maka hasil

akhir juga dua kali lipat.

6. Zat-zat penghambat

Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang meng-

hambat aktivitas kerja enzim. Contoh, garam-garam dari

logam berat, seperti raksa.

Contoh-contoh enzim dalam proses metabolisme seba-

gai berikut.

1. Enzim katalase

Enzim katalase berfungsi membantu pengubahan hidro-

gen peroksida menjadi air dan oksigen.

katalase

O+ O

2. Enzim oksidase

Enzim oksidase berfungsi mempergiat penggabungan O

dengan suatu substrat yang pada saat bersamaan juga

mereduksikan O

, sehingga terbentuk H

Enzim sering dimanfaatkan

dalam industri pembuatan

bir, roti, keju, dan anggur.

Pada bidang kedokteran,

enzim digunakan untuk

membunuh mikroorganis-

me penyebab penyakit,

mempercepat penyem-

buhan luka, dan mendiag-

nosis penyakit.

INFO

Biologi SMA Jilid 3

3. Enzim hidrase

Enzim hidrase berfungsi menambah atau mengurangi air

dari suatu senyawa tanpa menyebabkan terurainya se-

nyawa yang bersangkutan. Contoh: fumarase, enolase,

akonitase.

4. Enzim dehidrogenase

Enzim dehidrogenase berfungsi memindahkan hidrogen

dari suatu zat ke zat yang lain.

5. Enzim transphosforilase

Enzim transphosforilase berfungsi memindahkan H

dari molekul satu ke molekul lain dengan bantuan ion

6. Enzim karboksilase

Enzim karboksilase berfungsi dalam pengubahan asam or-

ganik secara bolak-balik. Contoh pengubahan asam piru-

vat menjadi asetaldehida dibantu oleh karboksilase piru-

vat.

7. Enzim desmolase

Enzim desmolase berfungsi membantu dalam pemindahan

atau penggabungan ikatan karbon. Contohnya, aldolase

dalam pemecahan fruktosa menjadi gliseraldehida dan

dehidroksiaseton.

8. Enzim peroksida

Enzim peroksida berfungsi membantu mengoksidasi

senyawa fenolat, sedangkan oksigen yang dipergunakan

diambil dari H

B. Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa yang tersusun atas unsur-unsur

C, H, dan O. Karbohidrat setelah dicerna di usus, akan diserap

oleh dinding usus halus dalam bentuk monosakarida. Monosa-

karida dibawa oleh aliran darah sebagian besar menuju hati, dan

sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu, dan mengalami

proses metabolisme lebih lanjut.

Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis

menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO

dan H

O, atau

dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang

memerlukan. Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah

atas bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar

pankreas. Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbo-

hidrat menyebabkan glukosa dalam darah meningkat, sehingga

sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya, jika

banyak kegiatan maka banyak energi untuk kontraksi otot

sehingga kadar glukosa dalam darah menurun.

Proses Metabolisme Organisme

Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa yang

selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam

bentuk energi kimia, ATP).

Faktor yang penting dalam kelancaran kerja tubuh adalah

kadar glukosa dalam darah. Kadar glukosa di bawah 70 mg/100

ml disebut hipoglisemia. Adapun di atas 90 mg/100 ml disebut

hiperglisemia. Hipoglisemia yang serius dapat berakibat keku-

rangan glukosa dalam otak sehingga menyebabkan hilangnya

kesadaran (pingsan). Hiperglisemia merangsang terjadinya gejala

glukosuria

yaitu ketidakmampuan ginjal untuk menyerap kembali

glukosa yang telah mengalami filtrasi melalui sel tubuh. Hormon

yang mengatur kadar gula dalam darah, yaitu:

hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi menu-

runkan kadar glukosa dalam darah;

hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal, berfungsi

menaikkan kadar glukosa dalam darah.

Macam-macam proses metabolisme karbohidrat

1. Glikogenesis

Glikogenesis adalah poses pembentukan glikogen dari

glukosa. Proses pembentukan glikogen sebagai berikut.

a. Tahap pertama adalah pembentukan glukosa-6-fosfat dari

glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan menda-

pat tambahan energi dari ATP dan fosfat.

b. Glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi

glukosa-1-fosfat.

c. Glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP (

Uridin Tri

Phospat

) dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan

uridin difosfat glukosa

(UDP-glukosa) dan pirofosfat

(PPi).

d. Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa

dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer

menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu

unit glukosa.

Istilah yang berhubungan dengan metabolisme penguraian

glukosa sebagai berikut.

– Fermentasi atau peragian adalah proses penguraian

senyawa kimia yang menghasilkan gas. Dalam hal ini

adalah penguraian karbohidrat, etanol, dan CO

– Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat men-

jadi piruvat.

– Glikolisis anaerob adalah proses penguraian karbo-

hidrat menjadi laktat tanpa melibatkan O

Pada saat kelaparan,

tubuh beradaptasi melalui

glukoneogenesis untuk

mencegah kekurangan

kadar glukosa darah

(hipoglikonia) yang bisa

berakibat buruk bagi

tubuh manusia.

INFO

Biologi SMA Jilid 3

– Respirasi adalah proses reaksi kimia yang terjadi

apabila sel menyerap O

, menghasilkan CO

dan H

Respirasi dalam arti yang lebih khusus adalah proses-

proses penguraian glukosa dengan menggunakan O

menghasilkan CO

, H

O, dan energi (dalam bentuk energi

kimia, ATP) yang melibatkan metabolisme glikosis, Daur

Krebs, dan fosforilase bersifat oksidasi.

2. Glikolisis

Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi

piruvat. Karbohidrat di dalam usus yaitu glukosa setelah

melalui dinding usus. Glukosa dalam darah sebagian diubah

menjadi glikogen. Peristiwa oksidasi glukosa di dalam

jaringan terjadi secara bertingkat dan pada tingkat tertinggi

dilepaskan energi melalui proses-

proses kimiawi (glukosa, glikogen)

diubah menjadi piruvat.

Piruvat ini

merupakan zat antara yang sangat

penting dalam metabolisme karbo-

hidrat. Sifat-sifat peristiwa glikolisis,

antara lain:

a. oksidasi glikogen/glukosa men-

jadi piruvat laktat;

b. dapat berlangsung secara aerob

dan anaerob;

c. diperlukan adanya enzim dan

energi;

d. menghasilkan senyawa karbo-

hidrat beratom tiga;

e. terjadi sintesis ATP dari ADP +

Pi.

Pada peristiwa glikolisis aerob

dihasilkan piruvat, sedangkan pada

glikolisis anaerob dihasilkan laktat

melalui piruvat. Proses glikolisis se-

cara keseluruhan ditunjukkan oleh

skema pada Gambar 2.2. ini.

Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari

piruvat (kebalikan glikolisis). Sifat-sifat peristiwa glukoneoge-

nesis antara lain:

a. merupakan reaksi yang kompleks;

Glikogen

Glukosa-1-P

Glukosa

Glukosa-6-P

Fruktosa-6-P

Fruktosa-1, 6-P

Uridin difosfat

glukosa

Gliseraldehida-3-P

Dihidroksiaseton

fosfat

1,3-di-P-gliserat

3-P-gliserat

2-P-gliserat

fosfoenol piruvat

Piruvat

melalui mitokondrion

Keterangan:

= glikolisis

= glukoneogenesis

Sumber :

Dok. Penerbit

Gambar 2.2 Skema proses glikolisis secara

keseluruhan

Proses Metabolisme Organisme

b. melibatkan beberapa enzim dan organel sel, yaitu

mitokondrion;

c. terlebih dahulu mengubah piruvat menjadi malat;

d. metabolisme piruvat diangkut ke dalam mitokondrion

dengan cara pengangkutan aktif melalui membran.

Dalam peristiwa glukoneogenesis diperlukan energi

sebanding dengan 12 molekul ATP.

Kegiatan

(Berpikir Kritis dan Inovatif)

A. Alat dan Bahan:

1. Tabung reaksi

2. Pemanas

3. Reagen Benedict

4. Glukosa, fruktosa, sukrosa, amilum

B. Cara Kerja:

1. Siapkan empat tabung reaksi.

2. Masing-masing tabung diisi dengan 2,5 ml Reagen Benedict.

3. Tambahkan empat tetes larutan yang akan diperiksa (0,1 M

glukosa; fruktosa; sukrosa; dan amilum/kanji 1%).

4. Campur dan didihkan selama dua menit atau masukkan dalam

pemanas air mendidih selama lima menit.

5. Dinginkan dan periksa endapan yang terbentuk (warnanya).

6. Reaksi positif ditandai adanya warna hijau, merah oranye (merah

bata), dan endapan yang tergantung dari banyak dan kasar

halusnya Cu

O yang terbentuk.

3. Daur Krebs

Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan

sebagian asetat. Asetat khususnya asetil koenzim-A dapat

diolah lebih lanjut dalam suatu proses siklis yang disebut

lingkaran trikarboksilat. Hal itu dikemukakan oleh Krebs

(1937), sehingga disebut juga Daur Krebs. Dalam proses

siklik dihasilkan CO

dan H

O, terlepas energi yang

mengandung tenaga kimia besar, yaitu ATP (

Adenosin Tri

Phosfat

). Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang

utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil

katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.

Biologi SMA Jilid 3

Untuk lebih jelasnya, dapat diamati dalam diagram berikut ini.

Tahap-tahap daur asam trikarboksilat (Daur Krebs) sebagai

berikut.

a. Fase pertama, terurainya asam piruvat terlebih dahulu

atas CO

dan suatu zat yang mempunyai atom C (asetat).

Senyawa kemudian bersatu dengan koenzim A menjadi

asetil koenzim A.

b. Fase kedua, bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil

koenzim A sehingga tersusun asam sitrat.

Tujuh reaksi dalam Daur Krebs sebagai berikut.

1) Pembentukan sitrat dari oksalo asetat dengan enzim

sitratsinase.

2) Pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat

dengan enzim akonitase.

3) Oksidasi isositrat menjadi a-ketoglutarat dengan

enzim isositrat dehidrogenase.

4) Oksidasi a-ketoglutarat menjadi suksinat dengan

enzim a-ketoglutarat dehidrogenase.

5) Oksidasi suksinat menjadi fumarat oleh enzim suksinat

dehidrogenase.

Piruvat

Asetil Co-A

Cis-akonitat

Asam sitrat

Asam oksaloasetat

Asam -

ketoglutarat

Asam oksalo suksinat

Asam isositrat

Asam suksinat

Asam fumarat

Asam malat

Zat

Co A

NAD

NADH

NAD

FAD H

NADH

FAD

Co-A

Gambar 2.3 Daur Krebs

Sumber:

Dok. Penerbit

Proses Metabolisme Organisme

6) Penambahan 1 mol H

O pada fumarat dengan enzim

fumarase menjadi malat.

7) Oksidasi malat menjadi oksalo asetat dengan enzim

malat dehidrogenase.

Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan

12 ATP. Adapun satu molekul glukosa akan menghasilkan

3 8 AT P.

C. Metabolisme Lipid (Lemak)

Lipid (lemak) terdapat dalam semua bagian tubuh manusia

terutama dalam otak. Lipid (lemak) mempunyai peran yang

sangat penting dalam proses metabolisme secara umum. Be-

berapa peranan biologi dari lipid sebagai berikut.

Sebagai komponen struktur membran.

Sebagai lapisan pelindung pada beberapa jasad.

Sebagai bentuk energi cadangan.

Sebagai komponen permukaan sel yang berperan dalam

proses kekebalan jaringan.

Sebagai komponen dalam proses pengangkutan melalui

membran.

Lipid yang terdapat sebagai bagian dari makanan hewan

merupakan campuran lipid yang sederhana (terpena dan steorida)

dan yang kompleks (triasilgliserol, fosfolipid, sfingolipid, dan lilin)

berasal dari tanaman maupun jaringan hewan. Dalam mulut dan

lambung, lipid tadi belum mengalami pemecahan yang berarti. Se-

telah berada dalam intestin, lipid kompleks terutama triasilgliserol-

nya dihidrolisis oleh lipase menjadi asam lemak bebas dan sisa.

Enzim lipase diaktifkan oleh hormon epineprin. Enzim ini

dibantu oleh garam asam empedu (terutama asam kholat dan

taurokholat) yang disekresikan oleh hati. Fungsi garam tersebut

ialah mengemulsi makanan berlemak sehingga terbentuklah

emulsi partikel lipid yang sangat kecil. Oleh karena itu, permukaan

lipid menjadi lebih besar dan lebih mudah dihirolisis oleh lipase.

Enzim ini tidak peka terhadap larutan lemak sempurna. Reaksi

hidrolisisnya berlangsung sebagai berikut.

CH -O-C-R O

CH OH

R -C-O-C-H CO

R -C-O-C-H + R COOH

CH -O-C-R

RCOOH

Tiansilgliserol

2-asilgliserol

Asam lemak

Jika penyimpanan

glikogen mencapai

batasnya, kelebihan

karbohidrat diubah

menjadi lemak dan

disimpan dalam jaringan

lemak.

INFO

Biologi SMA Jilid 3

Berdasarkan reaksi tersebut dapat diketahui bahwa lipase

pankreas hanya bisa menghidrolisis ikatan ester pada atom C no-

mor 1 dan 3 yang hasilnya asam lemak bebas dan monoasil glise-

rol. Dengan bantuan misel-misel garam empedu maka asam le-

mak bebas, monoasil gliserol, kolesterol, dan vitamin membentuk

sebuah kompleks yang kemudian menempel (diabsorpsi) pada

permukaan sel mukosal. Senyawa-senyawa tersebut selanjutnya

menembus membran sel mukosal dan masuk ke dalamnya. Misel-

misel garam empedu melepaskan diri dan meninggalkan permu-

kaan sel mukosal.

Dalam sel mukosal, asam lemak bebas monoasil gliserol

disintesis kembali menjadi triasil gliserol yang setelah bergabung

dengan albumin, kolesterol, dan lain-lain membentuk siklomikron.

Siklomikron tersebut pada akhirnya masuk ke dalam darah, ke-

mudian sampai ke hati dan jaringan lain yang memerlukannya.

Sebelum masuk ke dalam sel, triasil gliserol dipecah dulu menjadi

asam lemak bebas dan gliserol oleh lipoprotein lipase.

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan dari

zat-zat organik. Asam lemak adalah suatu senyawa yang terdiri

atas panjang hidrokarbon dan gugus karboksilat yang terikat pada

ujungnya. Asam lemak mempunyai dua peranan fisiologi yang

penting, yaitu:

pembentuk fosfolipid dan glikolipid yang merupakan molekul

amfipotik

sebagai komponen membran biologi;

sebagai molekul sumber energi.

Proses metabolisme lemak sebagai komponen bahan ma-

kanan yang masuk ke dalam tubuh hewan, dimulai dengan proses

pencernaannya di dalam usus oleh enzim. Asam lemak bersenya-

wa kembali dengan gliserol membentuk lemak yang kemudian

diangkut oleh pembuluh getah bening. Selanjutnya, lemak disim-

pan di jaringan adiposa (jaringan lemak). Jika dibutuhkan, lemak

akan diangkut ke hati dalam bentuk lesitin yang dihidrolisis oleh li-

pase menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol diaktifkan oleh

ATP menjadi gliserol fosfat dan akhirnya mengalami oksidasi,

seperti glukosa. Rantai karbon asam lemak diolah di dalam mito-

kondria sehingga dihasilkan asetil koenzim yang selanjutnya dapat

masuk ke dalam Siklus Krebs.

D. Metabolisme Protein

Emil Fisher merupakan orang pertama yang berhasil menyu-

sun molekul protein dengan cara merangkaikan 15 molekul glisin

dengan 3 molekul leusin sehingga diperoleh suatu polipeptida.

Molekul protein terdiri atas kesatuan-kesatuan kecil yang disebut

asam amino. Asam amino yang satu dengan yang lainnya dihu-

bungkan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan peptida.

Proses Metabolisme Organisme

Ikatan peptida ini akan terwujud apabila gugusan karboksil

dari asam amino yang satu bergabung dengan gugusan amino dari

asam amino yang lain. Di dalam penggabungan molekul asam

amino itu, akan terlepas satu molekul air. Hal tersebut dapat dilihat

dalam reaksi berikut.

Rangkaian tersebut dapat diperpanjang ke kiri atau ke kanan

menurut kehendak kita. Jika diperpanjang ke kanan harus

menyambungkan gugusan NH

, sedangkan jika ke kiri harus

menyambungkan gugusan COOH. Dengan demikian, akan

diperoleh molekul protein yang berat molekulnya. Penggabungan

molekul-molekul asam amino itu dipengaruhi oleh kegiatan fos-

forilasi. Penyusunan protein yang merupakan bagian dari pro-

toplasma berbentuk suatu rantai panjang, sedangkan molekul pro-

tein-protein yang lain mirip bola. Hal itu disebabkan oleh banyak-

nya lekukan pada rantai tersebut.

Pembongkaran protein menjadi asam amino memerlukan

bantuan dari enzim-enzim protease dan air untuk mengadakan

proses hidrolisis pada ikatan-ikatan peptida. Hidrolisis ini juga

dapat terjadi, jika protein dipanasi, diberi basa, atau diberi asam.

Dengan cara demikian, kita dapat mengenal macam-macam

asam amino yang tersusun di dalam suatu protein. Namun, kita

tidak dapat mengetahui urut-urutan susunannya ketika masih

berbentuk molekul protein yang utuh. Di samping itu, asam amino

dapat dikelompokkan menjadi asam amino esensial dan asam

amino nonesensial.

Asam amino esensial atau asam amino utama adalah asam

amino yang sangat diperlukan oleh tubuh dan harus didatangkan

dari luar tubuh manusia karena sel-sel tubuh manusia tidak dapat

mensintesis sendiri. Asam amino esensial hanya dapat disintesis

oleh sel-sel tumbuhan. Contoh asam amino esensial, yaitu leusin,

lisin, histidin, arginin, valin, treonin, fenilalanin, triptofan, isoleusin,

dan metionin.

Asam amino nonesensial adalah asam amino yang dapat

disintesis sendiri oleh tubuh manusia. Contohnya: tirosin, glisin,

alanin, dan prolin. Fungsi protein bagi tubuh sebagai berikut.

Membangun sel-sel yang rusak.

Sumber energi.

H O

H-N–C–COOH + H-N–C–COOH akan menjadi H-N–C–C-N-C–COOH + H O

Jonz Jakob Berzelius

(1779) ialah ahli kimia

asal Swedia sebagai

pencipta sebutan

“protein” pada 1840. Kata

“protein” diambil dari

bahasa Yunani

proteias

yang artinya

paling

utama.

INFO

Biologi SMA Jilid 3

Pengatur asam basa darah.

Keseimbangan cairan tubuh.

Pembentuk antibodi.

Konsentrasi normal asam amino dalam darah berkisar antara

35–65 mg. Asam amino merupakan asam yang relatif kuat,

sehingga di dalam darah dalam keadaan terionisasi. Konsentrasi

beberapa asam amino dalam darah diatur dalam batas tertentu

oleh sintesis selektif pada bagian sel dan ekskresi selektif oleh gin-

jal. Hasil akhir pencernaan protein dalam saluran pencernaan

hampir seluruhnya asam amino dan hanya kadang-kadang

polipeptida atau molekul protein diabsorpsi. Setelah itu asam

amino dalam darah meningkat, tetapi kenaikannya hanya bebe-

rapa mg. Hal itu dikarenakan sebagai berikut.

Pencernaan dan absorpsi protein biasanya berlangsung lebih

dari 2–3 jam, sehingga hanya sejumlah kecil asam amino

diabsorpsi pada saat itu.

Setelah masuk ke dalam darah, asam amino yang berlebihan

diabsorpsi dalam waktu 5–10 menit oleh sel di seluruh tubuh.

Oleh karena itu, hampir tidak pernah ada asam amino yang

konsentrasinya tinggi dalam darah. Namun,

turn over rate

asam amino demikian cepat sehingga banyak protein (dalam

gram) dapat dibawa dari satu bagian tubuh ke bagian lain

dalam bentuk asam amino setiap jamnya.

Pada hakikatnya semua molekul asam amino terlalu besar

untuk berdifusi melalui pori membran sel. Mungkin sejumlah kecil

dapat larut dalam matriks sel dan berdifusi ke dalam sel dengan

cara lain. Namun, sejumlah besar asam amino dapat ditranspor

melalui membran hanya oleh transpor aktif yang menggunakan

mekanisme karier.

Salah satu fungsi transpor karier asam amino adalah untuk

mencegah kehilangan asam amino dalam urine. Semua asam

amino dapat ditranspor secara aktif melalui

epithel tubulus pro-

ximalis

yang mengeluarkan asam amino dari

filtrat glomerulus

dan mengembalikannya ke darah. Namun, pada tubulus ginjal ter-

dapat batas kecepatan di mana setiap jenis asam amino dapat

ditranspor. Berdasarkan alasan ini, apabila sejenis konsentrasi

asam amino meningkat terlalu tinggi dalam plasma dan

filtrat

glomerulus

, maka kelebihan yang dapat direabsorpsi secara aktif

hilang dan masuk ke dalam urine.

Pada orang normal, kehilangan asam amino dalam urine

setiap hari tidak berarti. Jadi, hakikatnya semua asam amino yang

diabsorpsi dari saluran pencernaan digunakan oleh sel. Segera

setelah asam amino masuk ke dalam sel, di bawah pengaruh

enzim-enzim intrasel akan dikonjugasi menjadi protein sel.

Proses Metabolisme Organisme

Oleh karena itu, konsentrasi asam amino di dalam sel selalu

rendah. Penyimpanan asam amino dalam jumlah besar terjadi di

dalam sel dalam bentuk protein. Akan tetapi, banyak protein

intrasel dapat dengan mudah dipecahkan kembali menjadi asam

amino di bawah pengaruh enzim-enzim pencernaan lisosom

intrasel. Asam amino ini selanjutnya dapat ditranspor kembali ke

luar sel masuk ke dalam darah. Beberapa jaringan tubuh, seperti

hati, ginjal, dan mukosa usus berperan untuk menyimpan protein

dalam jumlah yang besar.

E . Hubungan Metabolisme Karbohidrat dengan

Metabolisme Lemak dan Protein

Hasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliserol) dan

protein (asam amino) masuk ke dalam jalur respirasi sel pada titik-

titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerja untuk

mengalirkan kelebihan zat intermedier ke dalam jalur anabolisme

ke sintesis lemak dan asam amino tertentu.

Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari

berbagai hasil metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hasil

dari Siklus Krebs adalah energi ATP, CO

, dan H

O. Hal itu

terjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup

anaerob tidak menggunakan metabolisme Daur Krebs sebagai

penghasil energinya.

Glikolisis anaerob adalah proses penguraian karbohidrat

menjadi laktat melalui piruvat tanpa melibatkan O

Fermentasi

alkohol adalah proses oksidasi glukosa yang menghasilkan etanol

dan CO

Daur KREBS

Rantai

pernapasan

Lemak

Karbohidrat

Protein

Asam lemak

Glukosa

Asam amino

Asetil koenzim-A

a-ketoglutarat

Oksalasetat tumarat

CO + H O

AT P

Gambar 2.4 Diagram yang menunjukkan Siklus Kreb sebagai penghasil energi

Sumber:

Dok. Penerbit

Biologi SMA Jilid 3

RANGKUMAN

1. Anabolisme adalah proses-proses pe-

nyusunan energi kimia melalui sintesis

senyawa-senyawa organik.

2. Katabolisme adalah proses penguraian

dan pembebasan energi dari senyawa-

senyawa organik melalui proses res-

pirasi.

3. Enzim adalah biokatalisator organik

yang dihasilkan organisme hidup di

dalam protoplasma. Enzim terdiri atas

protein atau suatu senyawa yang

berikatan dengan protein.

4. Apoenzim merupakan bagian protein

dari enzim, bersifat tidak tahan panas,

dan berfungsi menentukan kekhususan

dari enzim.

5. Koenzim merupakan gugus prostetik

apabila terikat sangat erat pada apoen-

zim dan berfungsi untuk menentukan

sifat dari reaksinya.

6. Faktor-faktor yang memengaruhi en-

zim dan aktivitasnya, antara lain tem-

peratur atau suhu, air, pH, hasil akhir,

substrat, dan zat-zat penghambat.

7. Contoh-contoh enzim dalam proses

metabolisme, antara lain enzim katala-

se, oksidase, hidrase, dehidrogenase,

transphosforilase, karboksilase, des-

molase, dan periksodase.

8. Karbohidrat merupakan senyawa yang

tersusun atas unsur-unsur C, H, dan O.

9. Macam-macam proses metabolisme

karbohidrat, yaitu glikogenesis, gliko-

lisis, dan Daur Krebs.

10. Asam lemak adalah suatu senyawa

yang terdiri atas rantai panjang hidro-

karbon dan gugus karboksilat yang

terikat pada ujungnya.

11. Peranan fisiologis asam lemak pem-

bentuk fosfolipid dan glikolipid yang

merupakan molekul

amfipotik

sebagai

komponen membran biologi, dan

sebagai molekul sumber energi.

12. Molekul protein terdiri atas kesatuan-

kesatuan kecil yang disebut asam

amino. Asam amino ada dua macam,

yaitu asam amino esensial dan asam

amino nonesensial.

13. Asam amino esensial atau asam amino

utama adalah asam amino yang sangat

diperlukan oleh tubuh dan harus dida-

tangkan dari luar tubuh manusia karena

sel-sel tubuh manusia tidak dapat men-

sintesis sendiri. Contoh: leusin, lisin,

histidin, arginin, valin, treonin, fenila-

lanin, triptofan, isoleusin, dan metionin.

14. Asam amino nonesensial adalah asam

amino yang dapat disintesis sendiri oleh

tubuh manusia. Contoh: tirosin, glisin,

alanin, dan prolin.

UMPAN BALIK

Setelah mempelajari mengenai proses metabolisme orga-

nisme, tentu kalian dapat menjelaskan mengenai hal-hal berikut:

1) enzim dan fungsinya; 2) metabolisme karbohidrat; 3) meta-

bolisme lipida (lemak); 4) protein; 5) hubungan metabolisme

karbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein.

Apabila ada hal-hal yang menurut kalian belum bisa me-

nguasainya, bacalah kembali materi di depan dengan cermat.

Carilah referensi-referensi pendukung dan mintalah bimbingan

guru.

Proses Metabolisme Organisme

UJI KOMPETENSI

Coba kerjakan soal-soal berikut di buku kerja kalian.

A. Pilihlah salah satu jawaban soal berikut dengan tepat.

1. Proses penyusunan energi kimia me-

lalui sintesis senyawa-senyawa orga-

nik disebut ....

a. katabolisme

b. metabolisme

c . anabolisme

d. kemosintesis

e. fotosintesis

2. Proses untuk mengubah zat beracun

menjadi zat tidak beracun dan dapat

dikeluarkan dari tubuh adalah proses

....

a. fotosintesis

b. kemosintesis

c . detoksifikasi

d. katabolisme

e. metabolisme

3. Perhatikan pernyataan-pertanyaan ber-

ikut.

1) Anabolisme merupakan bagian dari

proses metabolisme.

2) Katabolisme merupakan bagian dari

proses metabolisme.

3) Enzim berfungsi mempercepat

reaksi kimia.

4) Enzim berfungsi memperlambat

reaksi kimia.

Pernyataan di atas yang benar ditun-

jukkan oleh nomor ....

a. 1, 2, dan 3

b. 1 dan 3

c. 2 dan 4

d. 1, 2, 3, dan 4

4. Gabungan dua enzim yang menyebab-

kan enzim menjadi aktif disebut ....

a. holoenzim

b. apoenzim

c . koenzim

d. sintesis

e. zimogen

5. Berikut ini yang

tidak

memengaruhi

aktivitas enzim adalah ....

a. substrat

b. katalisator

c. H

d. suhu

e. pH

6. Enzim yang berfungsi mengubah hi-

drogen peroksida menjadi air dan ok-

sigen adalah ....

a. oksidase

b. hidrase

c . dehidrogenase

d. katalase

e. peroksida

7. Perhatikan pernyataan-pernyataan ber-

ikut.

1) Enzim desmolase berfungsi mem-

bantu penggabungan ikatan karbon.

2) Untuk memindahkan hidrogen dari

suatu zat ke zat yang lain diperlukan

enzim hidrase.

3) Karbohidrat tersusun atas unsur-

unsur C, H, dan O.

4) Penguraian karbohidrat menjadi pi-

ruvat disebut glikogenesis.

Pernyatan di atas yang benar ditun-

jukkan oleh nomor ....

a. 1, 2, dan 3

b. 1 dan 3

c. 2 dan 4

d. 1, 2, 3, dan 4

8. Hormon yang berfungsi menurunkan

kadar glukosa dalam darah adalah ....

a. adrenalin

b. tripsin

c . linin

d. glutamat

e. insulin

Biologi SMA Jilid 3

B . Kerjakanlah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan jelas.

1. Apa yang dimaksud anabolisme dan

katabolisme?

2. Sebutkan bagian-bagian dari enzim

beserta sifat dan fungsinya.

3. Buatlah skema Daur Krebs.

4. Sebutkan peranan fisiologis asam le-

mak bagi tubuh.

5. Sebutkan hubungan metabolisme le-

mak, karbohidrat, dan protein sebagai

jalur metabolisme menuju Daur Krebs.

9. Metabolisme karbohidrat yang ber-

fungsi untuk membentuk glikogen dari

glukosa disebut ....

a. glikosis

b. glikogenesis

c . glukosuria

d. hipoglisemia

e. hiperglisemia

10. Pada metabolisme glukosa, proses

penguraian karbohidrat menjadi laktat

tanpa melibatkan O

terjadi melalui

peristiwa ....

a. fermentasi

b. glikolisis

c . glikolisis anaerob

d. respirasi

e. bio-energi

11. Glikolisis adalah proses penguraian

karbohidrat menjadi piruvat. Berikut ini

yang

bukan

merupakan sifat-sifat pe-

ristiwa glikolisis adalah ....

a. oksidasi glikogen/glukosa menjadi

piruvat dan laktat

b. dapat berlangsung secara aerob dan

anaerob

c . diperlukan energi dan enzim

d. terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi

e. terjadi penguraian karbohidrat, eta-

nol, dan CO

12. Pembentukan glukosa dari piruvat (ke-

balikan glikolisis) disebut ....

a. glukoneogenesis

b. fermentasi

c . glikogenesis

d. glikolisis anaerob

e. Daur Krebs

13. Di dalam peristiwa Daur Krebs, satu

molekul asetil co-A akan menghasilkan

.....

a. 10 ATP

b. 12 ATP

c . 13 ATP

d. 14 ATP

e. 15 ATP

14. Salah satu senyawa hasil metabolisme

protein adalah NH

. Zat ini bersifat

racun dan akan diekskresikan dalam

bentuk urea. Pembentukan urea ini

terjadi di dalam organ ....

a. ginjal

b. kantong urine

c . usus besar

d. vesica urinaria

e. hati

15. Berikut ini yang

bukan

termasuk pe-

ranan lemak adalah ....

a. sebagai komponen dalam proses

pengangkutan melalui membran

b. sebagai lapisan pelindung pada

beberapa jasad

c . sebagai energi cadangan

d. sebagai pelarut vitamin B dan C

e. sebagai komponen permukaan sel

yang berperan dalam proses keke-

balan jaringan