Gambar Sampul Biologi · Bab IV Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat
Biologi · Bab IV Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat
Suwarno

22/08/2021 10:19:01

SMA 12 K-13

Lihat Katalog Lainnya
Halaman

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

39

Bab IV

Setelah peta konsep kalian kuasai, perhatikan kata kunci yang merupakan kunci pemahaman

dalam bab ini! Berikut ini

kata kunci

dari bab IV:

1.

Katabolisme

2.

Anabolisme

3.

Respirasi

dijelaskan

dijelaskan melalui

dijelaskan melalui

Katabolisme dan

Anabolisme

Karbohidrat

Tujuan Pembelajaran:

Setelah mempelajari bab ini kalian dapat menjelaskan bagaimana karbohidrat disusun maupun

diuraikan untuk keperluan hidup.

Untuk mempermudah tercapainya tujuan pembelajaran tersebut perhatikanlah

peta konsep

berikut!

Sumber gambar :

www.defreview.com

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

39

Bab IV

Tahap-Tahap

Katabolisme

Respirasi Aerob

dan Anaerob

Katabolisme

Anabolisme

Fotosintesis

Faktor-Faktor yang

Mempengaruhi

Fotosintesis

Tahap Reaksi

Fotosintesis

Katabolisme dan

Anabolisme

Karbohidrat

Gambar 4.1

Sapi perlu rumput untuk energi hidupnya.

Sumber:

.CD Image

Tahukah kalian mengapa tumbuhan dapat menghasilkan bahan makanan?

Tumbuhan dapat menghasilkan makanan yang kita butuhkan dari peristiwa

fotosintesis. Peristiwa fotosintesis merupakan proses anabolisme.

Pada gambar di atas, sapi sedang memakan rumput. Dengan jalan

fotosintesis, rumput menghasilkan bahan-bahan makanan untuk kepentingannya

sendiri. Sapi juga memperoleh manfaat dari makanan dalam rumput. Setelah

memakannya, sapi itu mengubah rumput menjadi energi untuk hidup dan

menjadi daging. Manusia secara tidak langsung “memakan” rumput ketika

mereka memakan daging sapi atau minum susu yang dihasilkan sapi. Itu adalah

satu contoh betapa pentingnya fotosintesis bagi kelangsungan hidup semua

organisme.

40

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

A.

Katabolisme Karbohidrat

Di dalam setiap sel hidup terjadi proses metabolisme. Salah satu proses

tersebut adalah katabolisme. Katabolisme disebut pula disimilasi, karena

dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau

dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.

Katabolisme merupakan reaksi pemecahan senyawa kompleks menjadi

senyawa yang lebih sederhana disertai dengan pembebasan energi dalam

bentuk ATP. Contoh katabolisme, yaitu proses respirasi.

1.

Tahap-Tahap Proses Katabolisme

Dalam bab ini proses katabolisme karbohidrat yang dimaksud adalah

respirasi sel. Respirasi sel berlangsung di dalam mitokondria melalui proses

glikolisis, dilanjutkan dengan proses dekarboksilasi oksidatif kemudian

siklus Krebs, di mana pada setiap tingkatan proses ini dihasilkan energi

berupa

ATP (Adenosin Tri Phosphat) dan hidrogen. Hidrogen yang

berenergi bergabung dengan akseptor hidrogen untuk dibawa ke transfer

elektron, energinya dilepaskan dan hidrogen diterima oleh O

2

menjadi H

2

O.

Di dalam proses respirasi sel, bahan bakarnya adalah gula heksosa.

Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi

keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut.

C

6

H

12

O

6

+ 6 O

2

o

6 CO

2

+ 6 H

2

O + 675 Kal

Dalam respirasi, gula heksosa mengalami pembongkaran dengan

proses yang sangat panjang. Pertama

kali, glukosa sebagai bahan bakar

mengalami proses fosforilasi, yaitu proses

penambahan fosfat kepada molekul-

molekul glukosa hingga menjadi fruktosa

- 1, 6 difosfat. Pada fosforilasi, ATP dan

ADP memegang peranan penting sebagai

pengisi fosfat.

Adapun pengubahan fruktosa - 1, 6

difosfat hingga akhirnya menjadi CO

2

dan

H

2

O dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu

glikolisis, (dekarboksilasi oksidatif), siklus

krebs, dan transfer elektron.

Tahukah kamu?

Di siang hari, pembuatan gula

glukosa dalam daun lebih cepat

daripada yang dapat digunakan atau

diangkut menuju jaringan lainnya.

Glukosa yang berlebihan diubah

menjadi pati, yang disimpan dalam

daun untuk beberapa lama.

Kemudian bahan ini diubah menjadi

gula terlarut, yang bergerak dari

daun.

Sumber

: Ilmu Pengetahuan Populer

Jilid 6, 2000 : 75

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

41

42

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

a.

Glikolisis

Glikolisis merupakan rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa

menjadi asam piruv

at dengan menghasilkan NADH dan ATP.

Sifat-sifat glikolisis ialah:

1)

Berlangsung secara anaerob.

2)

Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis dan ATP serta ADP

(Adenosin Diphosfat).

3)

ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu

ke molekul yang lain.

Untuk lebih jelasnya pahami bagan glikolisis berikut ini!

Glikogen

p

Glukosa-1-P

p

Glukosa -6-P

p

Fruktosa -6-P

p

Fruktosa-1,6-P

p

Gliseraldehida -3-P

J

Dihidroksiaseton fosfat

p

1,3-di-P-gliserat

p

3-P-gliserat

p

2-P-gliserat

p

Fosfoenol piruvat

p

Piruvat

Sumber:

Biokimia

Skema 4.1

Glikolisis

pp

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

43

Latihan 4.2

Latihan 4.1

Kerjakan Latihan 4.1 berikut yang akan menumbuhkan

rasa ingin

tahu

dan mengembangkan

kecakapan akademik

kalian!

Berdasarkan bagan glikolisis di atas, tulislah langkah-langkah glikolisis!

b.

Dekarboksilasi oksidatif (reaksi transisi atau reaksi antara)

Skema 4.2

Dekarboksilasi oksidatif

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

Setiap asam piruvat hasil glikolisis akan bereaksi dengan

Nikotinamide Adenin Dinukleotida (NAD

+

) dan koenzim A (Ko-A)

membentuk Asetil Ko-A dalam reaksi yang berlangsung dalam mitokondria

ini akan terjadi pengurangan satu atom C dalam bentuk CO

2

.

Piruvat hanya akan berlanjut ke daur Kerbs jika di dalam sel cukup

oksigen.

Kerjakan Latihan 4.2 berikut yang akan mengembangkan

kecakapan

akademik

dan

personal

kalian!

CH

3

Asam Piruvat

o

|

C = O

|

COOH

O

NAD

+

| |

CH

3

– C – CoA

mo

H – CoA

NADH

|

Asetil Ko-A

Jelaskan reaksi pada dekarboksilasi oksidatif!

c.

Daur asam sitrat (siklus Krebs)

Dikenal dengan nama siklus TCA (trikarboksilat) karena asam sitrat

merupakan salah satu senyawa intermediet yang terdiri dari 3 gugus asam

karboksilat.

44

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

Latihan 4.3

Piruvat

Acetyl COA

Oksaloasetat

Malat

Fumarat

Suksinat

Sitrat

Cis-Akonitat

Isositrat

Oksalosuksinat

CO A

CO

2

NAD

NADH

NAD

+

NADH

H

2

O

FA D H

FAD

+

NADH

NAD

+

CO

2

CO

A

CO

2

NAD

+

NADH

H

2

O

H

2

O

D

Ketoglutarat

Langkah-langkah siklus Krebs:

Skema 4.3

Siklus Krebs

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

Kerjakan Latihan 4.2 berikut yang akan mengembangkan

kecakapan

akademik

dan

kecakapan personal

kalian!

Tuliskan langkah-langkah siklus Krebs!

d.

Rantai transpor elektron

Skema rantai transpor elektron:

NAD

o

FMN

o

Fe.s

o

Q

o

Cyt.b

o

Cyt.a

o

Cyt.a

3

o

O

2

ATP

ATP

ATP H

2

O

Skema 4.4

Rantai transpor elektron

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

Skema di atas merupakan urutan molekul pembawa elektron dalam rantai

pernapasan.

NAD

= Nikotinamid Adenin Dinukleotida

FMN

= Flavin mononukleotida

Fe.s

= Protein yang mengandung Fe dan s pada gugus

prostetiknya

Q

= Ubikuinon (koenzim-Q)

Cyt.b

= Sitokrom b

Cyt.c

= Sitokrom c

Cyt.a

= Sitokrom a

Cyt a

3

= Sitokrom a

3

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

45

Hitunglah berapa ATP yang dihasilkan pada respirasi aerob ini mulai

dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, sampai rantai transpor

elektron!

2.

Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob

Respirasi aerob merupakan suatu proses pernapasan yang

membutuhkan oksigen dari udara. Respirasi anaerob disebut pula

fermentasi atau respirasi intramolekul merupakan reaksi yang tidak

memerlukan oksigen bebas dari udara. T

ujuan fermentasi sama dengan

respirasi aerob, yaitu mendapatkan energi. Hanya saja energi yang

dihasilkan dalam respirasi anaerob jauh lebih sedikit daripada respirasi

aerob.

Perhatikan reaksi berikut!

Respirasi aerob:

C

6

H

12

O

6

+ 6 CO

2

o

6 CO

2

+ 6 H

2

O + 675 kal + 38 ATP

Respirasi anaerob:

C

6

H

12

O

6

o

2 C

2

H

5

OH + 2 CO

2

+ 28 kkal + 2 ATP

Respirasi anaerob dapat berlangsung di dalam udara bebas, tetapi

proses ini tidak menggunakan O

2

yang tersedia di udara. Fermentasi sering

pula disebut sebagai peragian alkohol atau alkoholisasi.

Pada respirasi aerob maupun anaerob, asam piruvat hasil proses

glikolisis merupakan substrat.

Asam piruvat yang dihasilkan pada proses glikolisis dapat

dimetabolisasi menjadi senyawa yang berbeda bergantung pada tersedia

atau tidaknya oksigen. Pada kondisi aerob (ada oksigen) sistem enzim

mitokondria mampu mengatalisis oksidasi asam piruvat menjadi CO

2

dan

H

2

O serta membebaskan energi. Pada kondisi anaerob, sel dan jaringan

tumbuhan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO

2

dan etil alkohol

serta membebaskan energi. Dapat juga asam piruvat di dalam sel otot

menjadi CO

2

dan asam laktat serta, membebaskan energi. Bentuk respirasi

ini lazim dikenal dengan fermentasi.

Pada respirasi anaerob, jalur yang ditempuh meliputi:

a.

Lintasan glikolisis.

b.

Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam

laktat (fermentasi asam laktat).

c.

Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi molekul alkohol dan

atau asam laktat.

46

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

d.

Energi dihasilkan hanya 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

a.

Fermentasi alkohol

Terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur (ragi).

2NAD

+

+ glukosa (C

6

H

12

O

6

)

pm

lintasan glikolisis

NADH

2

2 asam piruvat (C

3

H

4

O

6

)

m

enzim piruvat karboksilase

CO

2

p

2 asetaldehida

p

2NAD

+

2 etanol/alkohol C

2

H

6

O

m

enzim alkohol dehidrogenase

Skema 4.5

Fermentasi Alkohol

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan, karena

sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam molekul glukosa

masih terdapat di dalam molekul, inilah yang menyebabkan etanol dapat

dipakai sebagai bahan bakar alternatif.

2 CH

3

COCOOH

o

2 CH

3

CH

2

OH + 2CO

2

+ 28 kkal

asam piruvat

etanol karbon dioksida

b.

Fermentasi asam laktat

Terjadi karena sel-sel otot yang bekerja terlalu berat, energi yang

tersedia tidak seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena

kadar oksigen yang ada tidak cukup untuk respirasi aerob atau respirasi

sel, sehingga proses perombakan molekul glukosa untuk menghasilkan

A

TP (energi) tidak dapat berlangsung secara aerob.

Glukosa

Asam piruvat

Asam laktat

Skema 4.6

Fermentasi asam laktat

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

½

¾

¿

½

¾

¿

2NADH

2

2NAD

+

m

enzim asam laktat dehidrogenase

Lintasan glikolisis

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

47

Tugas

Proses fermentasi asam laktat merupakan suatu pemborosan karena

sebagian besar energi bebas masih berada dalam 2 molekul asam laktat

(± 639 kkal dari 686 kkal yang terkandung di dalam 1 molekul glukosa).

Kerjakan tugas berikut yang akan merangsang kalian

berpikir kritis

dan mengembangkan

kecakapan akademik

dan

kecakapan sosial

kalian!

Diskusikan!

Lebih menguntungkan mana antara respirasi aerob dan respirasi anaerob?

B.

Anabolisme Karbohidrat

Anabolisme merupakan penyusunan senyawa kompleks (organik) dari

senyawa sederhana dengan menggunakan energi. Contohnya adalah

proses fotosintesis.

1.

Fotosintesis

Robert Meyer (1845) mengemukakan bahwa fotosintesis merupakan

proses biokimia yang sangat penting karena selama proses tersebut energi

radiasi dikonversi menjadi energi kimia yang bermanfaat bagi proses

kehidupan.

Proses fotosintesis = proses anabolisme karbohidrat.

Tahukah kamu?

Mengapa adonan roti mengembang jika dicampur ragi?

Dalam respirasinya, ragi memakai cara anaerob, sehingga membentuk alkohol. Bagi ragi,

alkohol hanya mer

upakan limbah. Buangan energi yang dilepaskan pada pernapas

annya

penting bagi ragi ini. Karbon dioksida yang dihasilkan pada peragian alkohol dilepaskan

dalam bentuk gelembung-gelembung yang lepas dari cairan atau medium lainnya tempat

ragi hidup di dalamnya. Gelembung-gelembung karbon dioksida yang dibebaskan inilah

yang menyebabkan adonan roti mengembang.

Sumber:

Ilmu Pengetahuan Populer Jilid 6, 2000 : 75

48

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

2.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fotosintesis

a.

Faktor eksternal

Yaitu faktor yang berasal dari luar tumbuhan, terdiri dari

1)

Karbondioksida (CO

2

) diambil dari udara.

2)

Air (H

2

O) diambil dari dalam tanah.

3)

Spektrum cahaya.

4)

Suhu, pada umumnya fotosintesis dapat berlangsung pada suhu

5°C – 42°C, pada suhu 35°C kecepatan fotosintesis meningkat dan pada

suhu di atas 40°C kecepatan fotosintesis menurun.

b.

Faktor internal

Yaitu faktor yang berasal dari dalam tumbuhan itu sendiri, terdiri dari

1

)

Pigmen, klorofil merupakan komponen terpenting dari tumbuhan

yang melakukan fotosintesis.

2)

Enzim, berfungsi sebagai biokatalisator.

Berdasarkan peranannya dalam membantu reaksi kimia anabolisme

enzim dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

a)

Enzim yang berkaitan dengan fungsi oksidasi reduksi

Enzim ini mengatalisis reaksi pemindahan hidrogen dari suatu substrat

menuju ke substrat yang lain.

Contoh: sitokrom, nikotinamid adenin dinukleotida pospat (NAD),

flavin mononukleotida (FMN), ferodoksin, ketoglutarat dehidrogenase,

suksinat dehidrogenase.

b)

Enzim yang tidak terkait dengan reaksi oksidasi reduksi.

Enzim ini akan mengatalis reaksi pengubahan substrat menjadi

bentuk yang lain tanpa diikuti dengan pelepasan hidrogen.

Contoh: enzim karboksilase, fumarase, akonitase.

3.

Tahap Reaksi Fotosintesis

Fotosintesis terjadi di kloroplas.

Struktur kloroplas:

a.

Pipih, panjang rata-rata 7 milimikron dan lebar 3 – 4 milimikron.

b.

Terdiri 2 membran, yaitu stroma dan lamela.

c.

Pada membran terdapat lapisan lipid bilayer yang mengandung

protein intrinsik dan enzim. Stroma (membran luar) melingkupi

fluida. Lamela (membran dalam) terlipat berpasangan. Lamela akan

membesar, membentuk gelembung pipih yang terbungkus membran

yang disebut tilakoid, tumpukan tilakoid disebut grana.

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

49

d.

Mengandung klorofil dan

beberapa karotenoid.

e.

Terdiri dari 2 fraksi, yaitu

grana yang mengandung

pigmen fotosintetik dan

stroma yang tidak

mengandung pigmen tetapi

mengandung enzim-enzim.

a.

Reaksi terang fotosintesis

Reaksi terang terjadi di dalam

membran tilakoid, tepatnya pada

kloroplas. Unit pengumpul cahaya

pada membran tilakoid disebut fotosistem.

Ada dua macam fotosistem yang

terdapat di membran tilakoid yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Reaksi

terang terjadi ketika fotosistem I dan fotosistem II terkena cahaya matahari.

Reaksi terang dibagi menjadi 2 tahapan yaitu:

1)

Fotofosforilasi siklik

Berlangsung di fotosistem I, di fotosistem I terdapat klorofil a yang

peka terhadap panjang gelombang 700 nm sehingga disebut p700. Cahaya

yang mengenai klorofil akan menyebabkan klorofil teraktifasi sehingga

melepaskan elektronnya. Elektron yang dilepaskan oleh klorofil ini akan

ditransfer dari satu enzim ke enzim yang lain, dan sebagian dari energinya

akan diserap oleh ADP untuk mengikat phospat sehingga terbentuk ATP.

2)

Fotofosforilasi nonsiklik

Fotosistem I yang terkena cahaya matahari akan melepaskan

elektronnya yang kemudian elektron ini akan segera mengikuti rantai

transfer elektron. Sebagian energi yang ada pada reaksi transfer elektron

ini digunakan untuk membentuk ATP dari ADP. Bersamaan dengan

peristiwa ini terjadi penguraian molekul air menjadi O

2

, ion hidrogen dan

elektron, NADP akan mengambil elektron yang berasal dari fotosistem I

untuk mengikat ion hidrogen sehingga terbentuk NADPH.

Fotosistem I yang telah kehilangan elektronnya akan segera menyedot

elektron dari fotosistem II (p680) yang terkena cahaya. Fotosistem II yang

kekurangan elektron akan segera mengambil elektron yang dihasilkan oleh

penguraian air.

Gambar 4.2

Struktur kloroplas

Sumber:

Biology Life on Earth, 1999:116

Kloroplas

Tilakoid

Fotosistem II

Fotosistem I

Membran tilakoid

Pusat reaksi

Sistem transport

elektron

Kompleks cahaya

50

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang ini akan

dimanfaatkan untuk membentuk glukosa pada reaksi gelap, sedangkan

O

2

yang dihasilkan akan segera dikeluarkan sebagai hasil samping

fotosintesis.

b.

Reaksi gelap (siklus Calvin-Benson)

Jalur metabolisme reaksi pembentukan glukosa dari CO

2

disebut daur

Calvin. Dalam penambahan CO

2

terjadi beberapa tahap reaksi, yaitu:

Tahap I

6 molekul CO

2

dari udara bereaksi dengan 6 molekul ribulosa 1,5 difosfat,

dikatalisis oleh enzim ribulosa difosfat karboksilase menghasilkan 12

molekul 3 fosfogliserat.

Tahap II

12 Molekul 3 fosfogliserat dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase dan

gliseraldehida fosfat dehidrogenase akan terbentuk 12 molekul

gliseraldehida 3 fosfat dengan bantuan 12 ATP dan 12 NADPH.

Tahap III

12 gliseraldehida 3 fosfat akan diubah menjadi 3 molekul fruktosa-6-fosfat

untuk selanjutnya fruktosa 6 fosfat diubah menjadi glukosa.

Persamaan reaksi secara keseluruhan adalah sebagai berikut:

6CO

2

+18ATP + 12 NADPH + 12H

+

+12H

2

O

o

Glukosa +

18Pi+18ADP+12NADP

+

Secara garis besar hubungan antara reaksi terang dengan reaksi gelap

adalah energi matahari yang ditangkap oleh fotosistem I dan II dalam fasa

terang cahaya diubah menjadi energi kimia NADPH dan ATP.

Tiga macam reaksi sintesis yang sudah diidentifikasi pada tumbuhan

adalah C

3

,C

4

dan CAM.

1)

Daur C

4

Daur C

4

disebut juga jalur metabolisme Hatch-Slack, yaitu jalur

metabolisme penambatan CO

2

yang pada tahap reaksi pertamanya

melibatkan pembentukan asam dikarboksinat beratom karbon empat,

yaitu oksaloasetat, malat, dan asam aspartat.

Daur C

4

ini terjadi pada tumbuhan golongan C, seperti jagung,

rumput-rumputan, dan tumbuhan padang pasir.

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

51

Berikut ini adalah jalur metabolisme daur C

4

.

H

2

O CO

2

E

1

HCO

3

-

fosfoenolpiruvat

o

E

2

o

oksaloasetat

l

aspartat

(PEP)

OAA

Sel mesofil

piruvat

m

alat

piruvat

m

alat

aspartat

Sel seludang

berkas

pembuluh

heksosa

Skema 4.7

Jalur metabolisme daur C4.

Sumber:

Biokimia, 1997, Sumanto

Keterangan

E

1

=

karbonik antidrase

E

2

=

fosfoenolpiruvat karboksilase

E

3

=

transaminase

E

4

=

piruvat dikinase

E

5

=E

6

=

malat dehidrogenase

2)

Daur C

3

Daur C

3

terjadi pada tanaman polong-polongan, gandum, padi. Daur

ini diawali dengan fiksasi CO

2

, yaitu menggabungkan CO

2

dengan sebuah

molekul akseptor karbon. Tetapi dalam daur ini CO

2

difiksasi ke gula

berkarbon lima, yaitu ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim karboksilase

RuBP (rubisko). Molekul berkarbon 6 yang terbentuk tidak stabil dan segera

terpisah menjadi 2 molekul fosfogliserat (PGA).

AMP+Pi

ATP+Pi

E

4

NADPH+H

+

NADP

+

E

4

E

6

NADP

+

NADPH+H

+

Epidermis

daur Calvin

CO

2

52

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

Molekul PGA merupakan karbohidrat stabil berkarbon tiga yang

pertama kali terbentuk sehingga cara tersebut dinamakan daur C

3

.

RuBP + CO

2



 o

rubisko

2PGA

3)

CAM

CAM (

Crassulacean Acid Metabolism

) merupakan mekanisme yang

paling sedikit terjadi di antara ketiga daur (C

3

, C

4

, CAM).

Daur ini terjadi pada tanaman nanas, kaktus, bunga lili, agave, dan

beberapa jenis anggrek.

Secara biokimia, daur CAM identik dengan daur C

4

, kecuali tidak

adanya pemisahan reaksi sintesis antara mesofil dengan berkas sel seludang.

Bahkan, semua reaksi dipisahkan oleh waktu, suatu faktor yang sangat

penting bagi kelangsungan hidup tanaman CAM pada lingkungan yang

kering.

c.

Bukti-bukti peristiwa fotosintesis

Untuk membuktikan adanya molekul-molekul yang dibutuhkan dan

yang dihasilkan dalam peristiwa fotosintesis dapat dilakukan dengan

percobaan sebagai berikut.

1

)

Percobaan Sachs

Membuktikan bahwa pada

fotosintesis akan dihasilkan zat tepung.

a)

Daun yang sudah beberapa saat

terkena cahaya matahari dipetik.

b) Daun dimasukkan pada air

yang mendidih.

c)

Kemudian daun dimasukkan

pada alkohol panas.

d)

Setelah itu ditetesi dengan larutan iodium (lugol).

Hasilnya daun akan berwarna biru tua. Hal ini membuktikan bahwa

setelah terbentuk glukosa hasil fotosintesis segera diubah menjadi zat

tepung.

2)

Percobaan Engelmann

Membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan cahaya dan

klorofil. Dari hasil pengamatan di bawah mikroskop terhadap

Spirogyra

dan bakteri termo, ternyata bila dijatuhkan seberkas cahaya yang mengenai

kloroplas

Spirogyra

, maka tampak bakteri termo berkerumun pada daerah

yang berkloroplas yang terkena cahaya tersebut.

Tahukah kamu?

Tumbuhan mengisap karbon

dioksida lebih banyak dari pada

yang dilepaskannya. Sebagai

akibatnya, tumbuhan melepaskan

oksigen selama siang hari.

Sumber:

Ilmu Pengetahuan Populer

Jilid 6, 2000: 76

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

53

Latihan 4.4

Namun bila seberkas cahaya tidak mengenai kloroplas, maka tidak

banyak ditemukan bakteri termo.

3)

Percobaan Ingenhouz

Membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan O

2

.

a)

Beberapa batang tanaman

Hydrilla verticillata

dimasukkan ke

dalam corong.

b)

Corong ditempatkan ke dalam beker glass yang berisi air dalam

keadaan terbalik (air harus penuh) dan dikaitkan dengan kawat

penyangga.

c)

Pipa ditutup dengan tabung reaksi yang berisi air secara terbalik.

d)

Perangkat percobaan ditempatkan di tempat yang terkena sinar matahari

langsung.

Hasilnya pada tabung reaksi terdapat gelembung-gelembung air.

Untuk membuktikan apakah gas yang muncul itu O

2

dapat diuji

dengan memasukkan lidi yang membara. Apabila terbentuk nyala api,

maka gas yang muncul tersebut O

2

.

4)

Percobaan Van Helmont

Membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan air.

a)

Van Helmont menempatkan 200 pon tanah yang telah

dikeringkan di dalam pot besar.

b)

Tanah tersebut disiram dengan air dan di dalamnya ditanam

pucuk tanaman “willow” seberat 5 pon.

c)

Pot dimasukkan ke dalam tanah dan menutupi tepinya dengan

plat besi yang berlubang-lubang.

d)

Selama 5 tahun Van Helmont menyirami tanamannya dengan

air hujan atau air suling.

e)

Pohon dicabut dan ditimbang ternyata beratnya menjadi 164 pon

3 ons (berat ini tidak termasuk berat daun yang berguguran

+ 5 tahun).

f)

Tanah dikeringkan lagi dan ditimbang, ternyata beratnya hanya

berkurang 2 ons dari berat semula.

g)

Kesimpulan : penambahan berat pohon “willow” itu hanya berasal

dari air.

Kerjakan Latihan 4.4 berikut yang akan mengembangkan

kecakapan

akademik

dan

kecakapan personal

kalian!

Tulislah perbedaan reaksi terang dan reaksi gelap!

54

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

Perbedaan Fotosintesis dan Respirasi

Perhatikan perbedaan fotosintesis dan respirasi pada tabel di bawah

ini!

Tabel: Perbedaan fotosintesis dan respirasi

No.

Objek

Fotosintesis

Respirasi

1.

Tempat terjadinya

Klorofil

Mitokondria dan

sitoplasma

2

.

Bahan baku

CO

2

dan H

2

O

Glukosa

3.

Molekul yang dihasilkan

Karbohidrat

ATP

(amilum)

4.

Molekul samping yang

O

2

H

2

O dan CO

2

dihasilkan

5.

Reaksi utama

Reaksi terang dan Resp

irasi aerob

Reaksi gelap

dan anaerob

6.

Kebutuhan ATP

membutuhkan

Menghasilkan dan

molekul ATP

membutuhkan

molekul ATP

7.

Persamaan reaksinya

Terjadi

Terjadi

pembentukan

penguraian

glukosa

glukosa:

6CO

2

+ 6H

2

O

o

C

6

H

12

O

6

+ 6O

2

o

C

6

H

12

O

6

+ 6O

2

6CO

2

+ 6H

2

O + 38

AT P

8.

Kebutuhan oksigen

M

enghasilkan

Tidak selalu

oksigen

membutuhkan

oksigen, contoh untuk

respirasi aerob.

9.

Jalur yang ditempuh

Fotosintesis I, II,

Glikolisis,

siklus Calvin

siklus Krebs, dan

fosforilasi oksidatif

(Transpor elektron)

10. Kebutuhan cahaya

Tergantung

Tidak tergantung

cahaya

cahaya

11. Akseptor elektron

NADH

NADP dan FAD

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

55

Rangkuman

Latihan 4.5

ATP yang dihasilkan pada respirasi aerob dan anaerob berfungsi

sebagai sumber energi bagi semua aktivitas organisme. Aktivitas ini dibagi

menjadi empat golongan, yaitu:

1)

Kerja mekanis

Selalu terjadi jika otot berkontraksi. Energi yang diperlukan organ

otot agar dapat berkontraksi disediakan oleh ATP.

2)

Transpor aktif

ATP digunakan untuk mengaktifkan ion atau molekul yang akan

ditranslokasikan ke dalam sel.

3)

Produksi panas

Umumnya terjadi sebagai hasil sampingan dari proses transformasi

energi lain dalam sel, karena tidak ada produksi panas. Transformasi energi

yang 100% efisien.

4)

Anabolisme

Yaitu proses sintesis molekul organik dari molekul anorganik. ATP

merupakan sumber energi bagi aktivitas anabolik di dalam sel.

Kerjakan Latihan 4.5 berikut yang akan mendorong kalian

mencari

informasi lebih jauh

dan menumbuhkan

rasa ingin tahu

kalian!

Tuliskan pentingnya proses metabolisme pada organisme! Referensi bisa

didapatkan dari berbagai sumber.

1.

Katabolisme adalah reaksi pemecahan senyawa kompleks menjadi

senyawa yang lebih sederhana disertai dengan pembebasan energi

dalam bentuk ATP. Contoh : Proses respirasi.

2.

Respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkan oksigen.

3.

Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak membutuhkan oksigen.

4.

Pengubahan fruktosa - 1, 6 - difosfat hingga akhirnya menjadi CO

2

dan H

2

O dibagi menjadi 4 tahap yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif,

siklus Krebs, dan transfer elektron.

5.

Anabolisme adalah penyusun senyawa kompleks (organik) dari

senyawa sederhana dengan menggunakan energi.

56

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

6. Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis adalah:

a.

Faktor eksternal: CO

2

, H

2

O, spektrum cahaya, dan suhu.

b.

Faktor internal: pigmen dan enzim.

7.

Tahap reaksi fotosintesis:

a.

Reaksi terang (fotolisis)

b.

Reaksi gelap (siklus Calvin-Benson)

8.

Bukti-bukti peristiwa fotosintesis:

a.

Percobaan Sachs

b.

Percobaan Engelmann

c.

Percobaan Ingenhouz

d.

Percobaan Van Helmont

A. Pilihlah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda

silang (X) pada huruf

a

,

b

,

c

,

d

, atau

e

!

1.

Pernyataan berikut ini yang sesuai untuk glikolisis adalah . . . .

a

.

berlangsung di sitosol secara aerob

b.

berlangsung di sitosol secara anaerob

c.

berlangsung di mitokondria secara aerob

d.

berlangsung di mitokondria secara anaerob

e.

berlangsung dalam vakuola secara aerob

2.

Pada glikolisis glukosa diubah menjadi glukosa fosfat dengan

bantuan . . . .

a.

ADP

b.

ATP

c.

glukosa 1 - fosfat

d.

fosfolipida

e.

fosforilase

3.

Dalam tubuh kita reaksi-reaksi kimia yang berlangsung dalam

sel memperoleh energi dari . . . .

a.

AMP

b.

ATP

c.

lemak

d.

cahaya

e.

energi mekanik

Evaluasi

Katabolisme dan Anabolisme Karbohidrat

57

4.

Asam piruvat sebelum masuk siklus Krebs di mitokondria akan

diubah dulu menjadi . . . .

a.

asam sitrat

b.

koenzim-A

c.

asetil koenzim-A

d.

etanol

e.

asam laktat

5.

Energi hasil dari katabolisme selalu disimpan dalam bentuk . . . .

a.

NADP

b.

substrat

c.

lemak

d.

ATP

e.

FAD

6. Pernyataan berikut ini merupakan ciri dari fermentasi alkohol,

kecuali

. . . .

a.

dihasilkan CO

2

b.

dihasilkan H

2

O

c.

selain energi dihasilkan etil alkohol

d.

terjadi pada sel tumbuhan yang kekurangan oksigen

e.

dapat dilakukan oleh jamur

Candida

7.

Faktor yang memengaruhi proses fotosintesis dibedakan menjadi

2 macam yaitu faktor eksternal dan internal. Di bawah ini yang

termasuk faktor internal, yaitu . . . .

a.

pigmen – air

b.

enzim – temperatur

c.

temperatur – kadar CO

2

d.

enzim – pigmen

e.

pigmen – temperatur – enzim

8.

Suhu yang paling baik untuk proses fotosintesis berkisar antara

. . . .

a.

5

o

C – 40

o

C

b.

15

o

C – 45° C

c.

5

o

C – 30

o

C

d.

15

o

C – 25

o

C

e.

15

o

C – 50

o

C

58

Panduan Pembelajaran

BIOLOGI XII SMA/MA

Bersama kelompok kalian lakukanlah percobaan Sachs, analisalah data

pengamatan kalian dan buat laporannya!

Tugas Portofolio

9.

Pada kloroplas terdapat dua fraksi yaitu, grana dan stroma, pada

grana terdapat . . . .

a.

CO

2

b.

O

2

c.

pigmen fotosintetik

d.

enzim

e.

karbohidrat

10. Reaksi terang berlangsung di dalam . . . .

a.

porfirin

b.

siklus Calvin

c.

lamela

d.

stroma

e.

tilakoid

B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan benar dan

jelas!

1.

Jelaskan perbedaan respirasi aerob dan respirasi anaerob!

2.

Jelaskan fungsi ATP bagi organisme!

3.

Tuliskan bagan dari daur trikarboksilat!

4.

Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi proses fotosintesis!

5.

Bagaimana hubungan reaksi gelap dan reaksi terang? Jelaskan!

Kerjakan tugas portofolio berikut yang akan menumbuhkan semangat

kewirausahaan, etos kerja

,

kreativitas

, mengembangkan

kecakapan

sosial

dan

kecakapan vokasional

kalian!