Halaman
Enzim Metabolisme
27
Bab III
Setelah peta konsep kalian kuasai, perhatikan kata kunci yang merupakan kunci pemahaman
dalam bab ini! Berikut ini
kata kunci
dari bab III:
1.
Metabolisme
2.
ATP
3.
Enzim
dipahamkan dengan
Pengertian
Sifat Enzim
Pengertian Enzim
mencakup
Tujuan Pembelajaran:
Setelah mempelajari bab ini kalian dapat menjelaskan peran enzim dalam proses metabolisme.
Untuk mempermudah tercapainya tujuan pembelajaran tersebut perhatikanlah
peta konsep
berikut!
Enzim Metabolisme
Sumber:
Dok. Penerbit
Enzim Metabolisme
27
Bab III
Enzim Metabolisme
ATP
Enzim
Komponen Penyusun Enzim
Cara Kerja Enzim
Faktor-Faktor yang Mempe-
ngaruhi Kerja Enzim
Peranan Enzim
Gambar 3.1
Makanan akan dimetabolisme tubuh sebagai
sumber energi
Sumber:
Dok. Penerbit
Setiap makhluk (manusia, hewan, dan tumbuhan) senantiasa membutuhkan
zat-zat yang diambil dari lingkungan, dan akan mengalami serangkaian reaksi
kimia yang disebut dengan metabolisme. Seperti misalnya, setiap hari kalian
makan nasi. Apakah nanti juga akan keluar berwujud nasi? Nasi yang kalian makan
setiap hari tersebut akan diproses dalam tubuh untuk dijadikan energi untuk
aktivitas kalian.
Semua makanan yang kalian konsumsi semua akan dimetabolisme oleh
tubuh sebagai sumber energi. Bagaimana proses metabolisme tersebut?
Untuk mendalami proses metabolisme tersebut pelajarilah bab berikut!
28
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
Tugas 3.1
Gambar 3.2
Penggambaran
metabolisme
Sumber:
Ensiklopedia Sains &
Kehidupan, 2003 : 8
A.
Pengertian Metabolisme
Metabolisme
merupakan pertukaran
zat pada organisme yang meliputi proses
fisika dan kimia, pembentukan, dan
penguraian zat di dalam badan yang
memungkinkan berlangsungnya hidup.
Proses metabolisme ada 2, yaitu
anabolisme dan katabolisme.
Anabolisme
adalah pembentukan
molekul-molekul kompleks dari molekul
sederhana, contoh fotosintesis.
Kata-
bolisme
adalah penguraian molekul-
molekul kompleks menjadi molekul-molekul sederhana, contoh respirasi.
Makanan yang dikonsumsi oleh organisme akan mengalami proses
metabolisme. Ketersediaan makanan hanya cukup untuk memenuhi
kebutuhan energi. Jika jumlah makanan melebihi kebutuhan, maka
kelebihannya akan disimpan di dalam jaringan terutama dalam bentuk
lemak dan glikogen (gula otot). Apabila tubuh tidak mendapatkan energi
yang cukup, maka simpanan lemak dan glikogen akan dipecah kembali
menjadi energi.
Kerjakan Tugas 3.1 berikut yang akan mengembangkan
kecakapan
personal
dan
akademik kalian
!
Diskusikan!
Organel sel apakah yang berperan dalam metabolisme?
B.
Adenosin Triphospat (ATP)
ATP sering dilukiskan sebagai sejenis uang energi. Sebelum
penggunaan uang, orang tukar-menukar barang atau jasa dan pertukaran
itu harus dilakukan secara langsung di antara 2 orang.
Enzim Metabolisme
29
CO
2
+ H
2
O + Energi
Anabolisme
Katabolisme
Anabolisme
Katabolisme
30
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
Tugas 3.2
Tahukah kamu?
Pencernaan dan penyerapan
karbohidrat kompleks lebih lama
daripada karbohidrat sederhana
karena harus dihidrolisis terlebih
dahulu menjadi bentuk sederhana.
Oleh karena itu, orang tidak cepat
lapar jika makan makanan dari
sumber karbohidrat kompleks.
Adapun karbohidrat sederhana
langsung diserap dan digunakan
sebagai energi sehingga cepat
menimbulkan rasa lapar.
Sumber:
Ensiklopedi Umum untuk
Pelajar Jilid 5, 2005 : 93
Jika seseorang menginginkan
sejumlah telur dan orang lainnya
memerlukan kubis, mereka dapat tukar
menukar barang-barang itu. Namun, hal
ini tidak selalu menyenangkan, kadang-
kadang hanya satu yang mempunyai
sesuatu yang diperlukan oleh orang lain.
Dengan ditemukannya uang, barang
dan jasa dapat diubah menjadi uang yang
dapat dibelanjakan nanti. ATP dibentuk
kalau suatu reaksi katabolisme
menghasilkan banyak energi. Kemudian
seperti uang, energi ini dapat
dipergunakan nanti dalam reaksi lain
yang memerlukan energi.
Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi yang mempunyai ikatan
labil, artinya mudah melepaskan gugus fosfatnya saat mengalami
hidrolisis, sehingga dari keadaan mengikat gugus 3 fosfat akan dirombak
menjadi ADP (Adenosin Diphospat) dan AMP (Adenosin Monophospat).
ATP digunakan untuk:
1.
Proses fotosintesis: dan mereduksi CO
2
menjadi karbohidrat pada
reaksi gelap.
2.
Proses respirasi: glikolisis.
Pembentukan ATP
o
Energi radiasi
2
Kloroplas
ADP Pi
ATP H O
Kerjakan Tugas 3.2 berikut yang akan mengembangkan
kecakapan
personal
dan
kecakapan akademik
kalian!
Jelaskan perbedaan ATP dan ADP! Uraikan sesuai pengertian kalian!
Enzim Metabolisme
31
C.
Enzim
Kehidupan tidak mungkin ada tanpa
enzim. Enzim merupakan unsur yang
mempercepat perubahan kimiawi yang
diperlukan oleh kehidupan. Tanpa enzim
perubahan-perubahan tersebut akan
sangat lamban, atau tidak akan terjadi
sama sekali, dan kehidupan akan
berhenti.
Setiap enzim merupakan protein
khusus yang disesuaikan dengan proses
kimiawi tertentu. Enzim pencernaan
mengubah makanan menjadi cairan
yang dapat mengalir ke darah dan ke
seluruh tubuh. Enzim yang lain
mengubah makanan yang sudah dicerna sehingga mengeluarkan energi,
sedangkan enzim-enzim yang lain menggunakan energi untuk membuat
makanan di dalam zat-zat tubuh.
1.
Pengertian Enzim
Menurut Mayrback (1952) dari Jerman, enzim adalah senyawa protein
yang dapat mengatalisis reaksi-reaksi kimia dalam sel dan jaringan
makhluk hidup. Enzim merupakan biokatalisator
, artinya senyawa organik
yang mempercepat reaksi kimia.
2.
Sifat Enzim
Sifat-sifat enzim, yaitu:
a
.
Merupakan protein.
b.
Merupakan biokatalisator.
c.
Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi,
yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi kimia.
d.
Enzim bekerja spesifik, artinya untuk mengubah atau mereaksikan
suatu zat tertentu memerlukan zat tertentu pula.
e.
Bekerja sangat cepat.
f.
Tidak ikut bereaksi (tidak mengalami perubahan).
g.
Tidak mengubah keseimbangan reaksi.
h.
Memiliki sisi aktif atau sisi katalitik, yaitu bagian enzim tempat substrat
berkombinasi.
Tahukah kamu?
Gambar 3.3
Getah pepaya
mengandung papain
Getah pepaya mengandung papain,
yaitu enzim yang ber-fungsi sebagai
pelunak daging.
Sumber:
Ensiklopedi Umum untuk
Pelajar Jilid 3, 2005 : 85
32
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
i.
Substrat asing yang berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor
dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator.
3.
Komponen Penyusun Enzim
Berdasarkan komponen penyusunnya, enzim dibedakan menjadi:
a
.
Enzim protein sederhana terdiri atas protein.
b.
Enzim konjugasi, terdiri atas protein dan nonprotein.
Enzim konjugasi disebut juga holoenzim. Holoenzim terdiri atas:
a.
Apoenzim (protein), yaitu bagian yang relatif tidak tahan panas
(termolabil) atau mudah berubah serta bersifat nonaktif.
b.
Prostetik atau kofaktor (nonprotein), yaitu bagian yang relatif tahan
panas (100
o
C) sampai beberapa lama (termostabil). Terdiri atas ion
organik seperti Zn, Fe, Mn, Mg, Na, Ca, CO
2
, K, NAD, NADP,
koenzim A dan senyawa organik seperti tiamin, riboflavin, piridoksin,
niasin dan biotin.
Golongan prostetik yang terdiri atas senyawa-senyawa organik
dinamakan koenzim (merupakan bagian yang bersifat aktif).
4.
Cara Kerja Enzim
a
.
Hipotesis “Lock and Key”
Dikemukakan oleh Emil Fischer, cara kerja enzim seperti kunci dengan
anak kunci.
1)
Antara enzim dan substrat terjadi persatuan yang kaku seperti kunci
dan anak kunci.
2)
Enzim memiliki suatu tempat untuk bergabung dengan substrat yang
disebut
active site
(lokasi aktif) yang merupakan tempat perlekatan
molekul substrat.
3)
Pada tempat perlekatan tersebut mempunyai konfigurasi tertentu dan
hanya substrat khusus yang cocok untuk dapat bergabung.
4)
Selama reaksi berjalan, enzim dan substrat berkombinasi sementara
membentuk kompleks enzim substrat.
5)
Hubungan di antara enzim dan substrat berkombinasi merupakan
hubungan yang lemah, sehingga mudah berpisah lagi.
6)
Setelah reaksi, hasil-hasil reaksi tidak lagi bersatu dengan sisi aktif
atau sisi katalitik.
Enzim Metabolisme
33
Gambar 3.4
Kerja Enzim
Sumber:
Ensiklopedi Umum untuk Pelajar Jilid 3, 2005 : 85
b.
Hipotesis Koshland
Menurut Koshland, enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang
secara fisik lebih fleksibel dan terjadi interaksi dinamis antara enzim dengan
substrat.
Jika substrat berkombinasi dengan enzim akan terjadi perubahan
konfigurasi sisi aktif enzim, sehingga fungsi enzim berlangsung efektif.
5.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
a
.
Suhu
0
o
C
= tidak beraktivitas
38
o
C - 40
o
C = aktivitas enzim meningkat
di atas 40
o
C = aktivitas enzim menurun
60
o
C
= aktivitas enzim akan terhenti
b.
Air
substrat
enzim
kompleks enzim-substrat
produk akhir (senyawa
baru)
enzim
p
p
34
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
Tugas 3.3
c.
pH
pH tergantung pada lokasi enzim yang bersangkutan.
d.
Konsentrasi enzim
Kecepatan proses pembentukan atau penguraian molekul substrat
mengikuti konsentrasi enzim.
e.
Inhibitor
Inhibitor dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu inhibitor kompetitif
dan inhibitor non-kompetitif. Inhibitor kompetitif menghambat kerja enzim
dengan cara menempati sisi aktif enzim sehingga substrat tidak dapat
berikatan dengan enzim. Inhibitor ini dapat dihilangkan dengan
penambahan konsentrasi substrat.
Adapun inhibitor non-kompetitif bekerja
dengan cara menempati bagian lain dari permukaan enzim sehingga dapat
mengubah sisi aktifnya. Inhibitor ini dapat dihilangkan dengan
penambahan konsentrasi substrat.
6.
Peranan Enzim
a.
Reduksi, yaitu reaksi penambahan hidrogen, elektron, atau pelepasan
oksigen.
b
.
Dehidrasi, yaitu reaksi pelepasan molekul uap air (H
2
O).
c.
Oksidasi, yaitu reaksi pelepasan molekul hidrogen, elektron, atau
penambahan oksigen.
d.
Hidrolisis, yaitu reaksi penambahan H
2
O pada suatu molekul dan
diikuti pemecahan molekul pada ikatan yang ditambah H
2
O.
e.
Deaminase, yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH
2
).
f.
Dekarboksilasi, yaitu reaksi pelepasan CO
2
dan gugusan karboksil
(–COOH).
g.
Fosforilasi, yaitu reaksi pelepasan fosfat.
h.
Transferase, yaitu reaksi pemindahan suatu radikal
Kerjakan Tugas 3.3 berikut yang akan menumbuhkan
rasa ingin tahu
,
mengembangkan
kecakapan personal
dan
kecakapan
akademik
kalian!
Sebutkan beberapa macam enzim serta peranannya!
Enzim Metabolisme
35
Rangkuman
1.
Keterkaitan proses katabolisme dan anabolisme, yaitu energi
yang dilepaskan oleh proses katabolisme dalam bentuk ATP
akan digunakan untuk proses anabolisme.
2.
ATP merupakan molekul berenergi tinggi yang mempunyai ikatan
labil.
3.
Enzim adalah senyawa protein yang dapat menganalisis reaksi-reaksi
kimia dalam sel dan jaringan makhluk hidup.
4.
Sifat enzim seperti: merupakan protein, biokatalisator, bekerja
spesifik, dan lain-lain.
5.
Komponen penyusun enzim yaitu enzim, protein dan holoenzim.
6.
Cara kerja enzim, ada 2 hipotesis yaitu hipotesis, Fischer dan
Koshland.
7.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu suhu, air,
pH, dan konsentrasi.
8.
Peranan enzim, yaitu reduksi, hidrolisis, dehidrasi, oksidasi,
deaminase, dekarboksilasi, fosforilasi, defosforilasi, dan transferase.
Evaluasi
A. Pilihlah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda
silang (X) pada huruf
a
,
b
,
c
,
d
, dan
e
!
1.
Proses pembentukan dan penguraian yang berlangsung di dalam
sel melibatkan aktivitas katalis biologik, yaitu . . . .
a.
ATP
b.
enzim
c.
mioglobin
d.
miosin
e.
aktin
36
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
2.
Holoenzim mempunyai bagian yang relatif tidak tahan panas
(termolabil) yang disebut . . . .
a.
apoenzim
b.
prostetik
c.
kofaktor
d.
koenzim
e.
aktivator
3.
Bila kalian memakan sesendok nasi dan mengunyahnya cukup
lama, maka kalian akan merasakan rasa manis. Hal ini
disebabkan karbohidrat diubah menjadi . . . .
a.
sukrosa oleh sukrase
b.
maltosa oleh maltase
c.
glukosa oleh amilase
d.
laktosa oleh laktase
e.
glukosa oleh lipase
4.
Enzim yang terdiri atas senyawa-senyawa organik dan memiliki
bagian yang bersifat aktif adalah . . . .
a.
inhibitor
b.
apoenzim
c.
kofaktor
d.
koenzim
e.
prostetik
5.
Enzim yang terlibat dalam reaksi penambahan hidrogen atau
pelepasan oksigen disebut . . . .
a.
dehidrasi
b.
oksidasi
c.
hidrolisis
d.
reduksi
e.
dekarboksilasi
6.
Katabolisme karbohidrat akan menghasilkan senyawa sisa berupa
. . . .
a.
air dan ureum
b.
karbon monoksida dan air
c.
karbon dioksida dan air
d.
karbon dioksida dan karbon monoksida
e.
karbon dioksida dan ureum
Enzim Metabolisme
37
7.
Tujuan sel tubuh melakukan pemecahan karbohidrat adalah . . . .
a.
untuk memperbaiki bagian sel yang sudah rusak
b.
mendapatkan energi
c.
untuk membangun sel-sel yang baru
d.
untuk mengganti cairan yang ada dalam jaringan
e.
untuk menghemat energi karena pemecahan karbohidrat
memerlukan energi yang lebih kecil dibanding pemecahan
lemak
8.
Organisme yang mampu membentuk glukosa dari CO
2
dan H
2
O
disebut organisme . . . .
a.
saprofit
b.
parasit
c.
heterotrof
d.
autotrof
e.
litotrof
9.
Unsur-unsur yang menyusun karbohidrat adalah . . . .
a.
C, H, O
b.
C, H, O, N
c.
C, H, O, N, S
d.
C, H, O, N, S, P
e.
C, H, O, N, S, P, I
10. Pemecahan karbohidrat tidak dapat sempurna apabila . . . .
a.
banyak air
b.
kekurangan air
c.
banyak oksigen
d.
kekurangan oksigen
e.
banyak karbon dioksida
38
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XII SMA/MA
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan benar dan
jelas!
1.
ATP merupakan molekul berenergi tinggi yang disintesis di dalam
kloroplas dan mitokondria. Jelaskan proses pembentukan
ATP di
dalam dua organel tersebut!
2.
Enzim merupakan senyawa organik yang dapat mempercepat
reaksi kimia. Sebutkan 6 ciri enzim!
3.
Apa yang dimaksud NAD, NADP, dan FAD?
4.
Tulis reaksi pembentukan karbohidrat dengan benar!
5.
Sebutkan perbedaan antara katabolisme dan anabolisme!
Kerjakan tugas portofolio berikut yang akan mengembangkan
kecakapan personal
dan
kecakapan
akademik
kalian!
Buatlah perbandingan antara katabolisme dan anabolisme, data diambil
dari glikolisis dan reaksi gelap (sertakan bagannya), analisislah data
pengamatan kalian!
Tugas Portofolio