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!