Dokumen tersebut membahas tentang metabolisme sel dan katabolisme. Secara ringkas, dokumen menjelaskan bahwa metabolisme adalah serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel yang meliputi anabolisme dan katabolisme. Katabolisme merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik lebih sederhana untuk menghasilkan energi melalui respirasi aerob atau anaerob.

1. Metabolisme Sel dan Katabolisme
Tugas kelompok Biologi
Metri Siraw
Arif
Rahmaniar
Sri Ayuni

2. 1. METABOLISME

3. A. Pengertian Metabolisme
Metabolisme merupakan rangkaian reaksi kimia
yang diawali oleh substrat awal dan diakhiri
dengan produk akhir, yang terjadi dalam sel.
Perlu Anda ketahui reaksi tersebut meliputi
reaksi penyusunan energi (anabolisme) dan reaksi
penggunaan energi (katabolisme). Dalam reaksi
biokimia terjadi perubahan energi dari satu
bentuk ke bentuk yang lain, misalnya energi
kimia dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat
(ATP) diubah menjadi energi gerak untuk
melakukan suatu aktivitas seperti bekerja, berlari,
jalan, dan lain-lain. Proses metabolisme yang
terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada
tumbuhan dan manusia, melibatkan sebagian
besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara
sintesis (anabolisme) dan respirasi (katabolisme).
METABOLISME

4. B. ENZIM DAN ATP

5. 1. Enzim
Enzim merupakan biokatalisator atau
katalis organik yang dihasilkan oleh sel.
Katalis adalah zat kimia yang
mempercepat reaksi , tetapi zat tersebut
tidak ikut bereaksi. Enzim mempunyai dua
fungsi pokok sebagai berikut.
1. Mempercepat atau memperlambat
reaksi kimia.
2. 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 keduanya dapat digabungkan menjadi satu,
yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.

6. 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.

7. 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.
Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor
hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus
kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat).

8. Sifat-sifat Enzim
a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir
yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu
reaksi.
b. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja.
c. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain
bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya
karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik.
d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim
diperlukan dalam jumlah yang sedikit.
e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat
berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi
sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-
senyawa lain.
f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat.

9. Cara Kerja Enzim
Enzim mengkatalis reaksi dengan cara
meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju
reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
(energi yang diperlukan untuk reaksi) dari EA1
menjadi EA2. (Lihat Gambar 2.4). Penurunan energi
aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks
dengan substrat. Setelah produk dihasilkan,
kemudian enzim dilepaskan. Enzim bebas untuk
membentuk kompleks baru dengan substrat yang
lain.

10. Enzim memiliki sisi aktif, yaitu bagian enzim yang
berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat
gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat
elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang
diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga
diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul
dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi
substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim
dan substrat harus saling komplementer.
Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori,
yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori
kecocokan yang terinduksi.

11. a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key
theory)
Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk
kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok.
Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan
energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi,
kompleks lepas dan melepaskan produk serta
membebaskan enzim.
b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit
theory)
Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif
enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika
substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif
termodifikasi melingkupi substrat membentuk
kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari
kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang
lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi
dengan enzim tersebut.

12. 2. Energi
Salah satu senyawa berenergi dalam tubuh adalah
ATP (AdhenosinTriphosphat). ATP merupakan ikatan
molekul fosfat dengan senyawa adenosin. Adenosin
terdiri atas adenin dan ribosa. Ikatan ATP bersifat
labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya. Terlepasnya
satu gugus fosfat mengakibatkan ATP menjadi ADP
(Adenosin diFosfat). Hidrolisis ATP menjadi ADP, diikuti
dengan pembebasan energi sebanyak 7,3
kilokalori/mol. Energi bebas hasil pemecahan ATP
digunakan untuk berbagai reaksi endergonik di dalam
sel, seperti biosintetis molekul, transpor aktif pada
membran dan aktivitas mekanik seperti kontraksi otot
yang bersifat endorgonik sehingga membutuhkan
energi dari reaksi katabolik seperti proses glikolisis.

13. 2. KATABOLISME KARBOHIDRAT

14. Katabolisme adalah
serangkaian proses kimia
yang terjadi dalam tingkat
seluler yang bertujuan
mengubah materi organik
yang kompleks menjadi
materi anorganik yang lebih
sederhana untuk
menghasilkan energi.

15. A. Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang menggunakan
oksigen dan menggunakan karbondioksida . Sebagai hasil oksidasi
mitokondria terbentuk ATP. Suatu proses katabolisme yang
memecah substrat seperti karbohidrat di dalam sel disebut respirasi
sel. Reaksi katabolisme karbohidrat adalah sebagai berikut.
C6H12O6+6O2 --> 6CO2+6H2O+E (Energi)
Energi yang dibebaskan dari reaksi katabolisme di atas akan
disimpan dalam bentuk molekul fosfat berenergi tinggi yang disebut
ATP (adenosin triphosphat). Energi kimia yang
dibebaskan, kemudian dimanfaatkan sel tubuh untuk
melangsungkan berbagai jhenis kerja biologi di dalam sel. Oleh
karena itu, reaksi katabolisme disebut juga reaksi disimilasi.

16. Respirasi sel melibatkan berbagai enzim dan
terdiri atas tahapan-tahapan, yaitu reaksi
glikolisis, reaksi dekarboksilasi oksidatik, siklus
Krebs, dan transpor elektron.
a. Glikolisis, yaitu penguraian molekul glukosa
menjadi 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP.
Glikolisis terjadi di sitoplasma.

17. b. Reaksi dikarboksilasi oksidatif
Setelah melalui tahap glikolisis, piruvat
memasuki mitokondria jika ada oksigen
molekuler. Di dalam mitokondria, piruvat
mula-mula diubah menjadi suatu senyawa
yang disebut asetil KoA. Reaksi ini disebut
reaksi dikarboksilasi oksidatif.
Selanjutnya asetil KoA siap memberikan
asetatnya ke dalam siklus krebs untuk oksidasi
lebih lanjut dalam rangkaian proses yang
disebut siklus krebs atau siklus trikarboksilat.
c. Siklus krebs, merupakan proses pengubahan asetil KoA menjadi CO2 yang
disertai dengan pembebasan energi. Asetil koA yang terdapat di dalam
mitokondria bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilakan asam sitrat.
Langkah berikutnya asam sitrat diuraikan sehingga terbentuk oksaloasetat
kembali. Hasil akhir siklus krebs adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP. Selanjutnya
NADH dan FADH masuk ke sistem transpor elektron. Siklus krebs terjadi di
mitokondria.

18. d. Transpor elektron, berlangsung
di membran dalam mitokondria.
Molekul hidrogen yang dihasilkan
pada siklus krebs yang terdapat
dalam NADH dan FADH2 diubah
menjadi elektron dan proton.
Pada sistem ini, oksigen adalah
aseptor hidrogen yang terakhir,
kemudian hidrogen bereaksi
dengan oksigen membentuk air.
Dalam proses ini dihasilkan 34
ATP.

19. Respirasi Anaerob (Fermentasi)
Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam
piruvat tersebut akan masuk ke dalam siklus Krebs
jika ada oksigen. Namun, jika kondisi lingkungannya
kurang oksigen, asam piruvat yang terbentuk harus
melintasi jalur lain, yaitu respirasi anaerob. Pada
proses ini asam piruvat bertindak sebagai akseptor
hydrogen dan memerlukan enzim (fermen)
sehingga respirasi anaerob disebut juga fermentasi.
Pada respirasi anaerob, asam piruvat direduksi
menjadi asam laktat. Respirasi anaerob
menghasilkan energi lebih sedikit dibandingkan
reaksi aerob. Setiap molekul glukosa hanya
menghasilkan 2 ATP yang dihasilkan pada tahap
glikolisis.

20. Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat dan
fermentasi alcohol.
1. Fermentasi asam laktat
Reaksi:
C6H12O6 --> 2CH3CH(OH)COOH + 2ATP
asam laktat
2. Fermentasi alkohol
Reaksi:
C6H12O6 --> 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP
alkohol
Respirasi anaerob sangat merugikan sel karena dihasilkan
senyawa yang dapat menjadi racun bagi sel, contohnya alcohol.
Selain itu dalam jumlah mol zat yang sama akan dihasilkan
energy lebih rendah.

21. TERIMA KASIH