Metabolisme adalah proses penyusunan (anabolisme) dan pembongkaran (katabolisme) zat-zat dalam tubuh organisme.
A. Enzim
Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzimatis yang melibatkan enzim. Sifat-sifatnya sbb:
- merupakan protein.
- biokatalisator (katalisator hidup yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak berubah setelah selesai reaksi.
- mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi.
- tidak mengubah keseimbangan reaksi.
- bekerja sangat spesifik, yaitu satu substrat, satu enzim.
- memiliki sisi aktif atau sisi katalistik, yaitu bagian enzim tempat substrat berkombionasi.
- substrat “asing” berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim:
- konsentrasi substrat,
- konsentrasi enzim,
- temperatur,
- prubahan pH.
B. Respirasi Aerob dan Anaerob
Respirasi merupakan oksidasi senyawa
organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan
perkembangan makhluk hidup.
1. Respirasi aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas.
2. Respirasi anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas.
Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu:
1. Glikolisis
- berlangsung di sitoplasma,
- berlangsung secara anaerob,
- mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat,
- dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
- berlangsung pada matriks mitokondria,
- mengubah asam piruvat menjadi Asetil Koenzim A,
- dihasilkan 1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul asam piruvat menjadi Asetil Koenzim A.
3. Siklus Kreb’s
- berlangsung pada matriks mitokondria,
- mengubah Asetil Koenzim A menjadi CO2,
- untuk tiap molekul senyawa Asetil Koenzim A dihasilkan 1 ATP, 1 FADH, dan 3 NADH.
4. Rantai Transpor Elektron
- NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen,
- melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan pada proses glikolisis. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan siklus kreb’s dilepaskan ke oksigen (sebagai senyawa penerima hidrogen terakhir), untuk membentuk H20 dengan melepaskan energi secara bertahap,
- satu molekul NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan menghasilkan 2 ATP.
Pada respirasi anaerob jalur yang ditempuh meliputi:
- glikolisis
- pembentukkan alhokol (fermentasi alkohol) atau pembentukkan asam laktat (fermentasi asam laktat). Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah ragi. Reaksi fermentasi adalah:
- C6H12O6 (glukosa) → 2 CH3-CH2-OH (etanol) + 2 CO2 + E
- contoh organisme yang melakukan fermentasi asam susu adalah bakteri asam susu yang menyebabkan asamnya susu.
C. Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pembentukkan
bahan organik dari bahan organik dengan bantuan cahaya dan kloroplas.
Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan dua tahap reaksi,
yaitu:
1. Reaksi Terang
- terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas,
- terjadi proses fotolisis air sehingga dihasilkan oksigen. Jadi, oksigen dihasilkan dari H2O,
- reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH.
2. Reaksi Gelap
- terjadi pada stroma kloroplas,
- reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang,
- menggunakan daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas tiga bagian utama, yaitu:
- karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBp (Ribulosa Bi Pospat) membentuk dua molekul APG (Asam Pospo Gliserat) dengan bantuan enzim karboksilase,
- reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Pospo Gliserat Aldehid),
- regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBp yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.
D. Kemosintesis
Kemosintesis adalah asimilasi karbon yang
energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia dan tidak diperlukan
klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri.
Organismenya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.
- contoh bakteri nitrit: Nitrosomonas, Nitrosococcus
- contoh bakteri nitrat: Nitrobacter
- contoh bakteri belerang: Thiobacillus, Begiatoa
E. Percobaan Tentang Fotosintesa dan Respirasi
1. Ingenhouz
- tujuan: membuktikan pada fotosintesis dilepaskan oksigen,
- obyek: tanaman air Hydrilla verticillata,
- hasil: tanaman air yang ditutup dengan corong terbalik dan ditempatkan di bawah sinar matahari maka timbullah gelembung-gelembung gas (oksigen).
2. Engelmann
- tujuan: membuktikan pada fotosintesis mutlak diperlukan klorofil,
- obyek: ganggang Spyrogira dan bakteri oksigen,
- hasil: hanya kloroplas yang terkena sinar yang melepaskan oksigen, hal ini terbukti dengan berkerumunnya bakteri oksigen di sekitar tempat yang terkena sinar.
3. Sachs
- tujuan: membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan amilum,
- obyek: daun yang sebagian ditutup dan reagent Yodium,
- hasil: daun yang menjadi obyek dimasukkan ke air panas kemudian ke alkohol dan kemudian ke reagent Yodium. Hasilnya adalah daun yang tidak ditutup berwarna hitam dan yang ditutup tidak berwarna.
4. Percobaan Respirasi pada Hewan
- tujuan: mempelajari respirasi pada hewan, melihatfaktor-faktor yang mempengaruhi jumlah kebutuhan oksigen pada hewan saat bernafas.
