MAKALAH MORFOLOGI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN
MAKALAH MORFOLOGI DAN
FISIOLOGI TUMBUHAN
METABOLISME
”KATABOLISME”
Di susun oleh :
Nama
: Mala Oktaviani
NIM
: 13040023
Jurusan : Farmasi
Kelas
:2a
Dosen
: Supristiono. M,Pd
STF MUHAMMADIYAH
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayahNya
kepada saya,
sehingga saya dapat
menyelesaikan tugas
makalah
“KATABOLISME”. Selawat berserta salam saya sanjungkan kepangkuan Nabi Besar
Muhammad SAW yang telah membawa kita saya alam kebodohan ke alam berilmu
pengetahuan seperti yang kita rasakan sekarang.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan,terutama Bapak
Supristiono. M. Pd, baik secara langsung maupun tidak langsung .
Saya juga menyadari bahwa tugas makalah ini masih banyak kekurangan baik dari segi
isi, maupun dari segi penulisan, untuk itu saya mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat
membangun untuk kesempurnaan tugas makalah ini.Semoga makalah ini dapat bermanfaat
bagi pembaca.
Tangerang, Oktober 2013
Mala Oktaviani
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ………………………………………………i
DAFTAR ISI ………………………………………………………..
ii
BAB. I PENDAHULUAN ………………………………………..
1
BAB. II PEMBAHASAN …………………………………………..
2
1. Reaksi Aerob ......................................................................
2
A. Glikolisis .......................................................................
3
B. Siklus Kreb ...................................................................
4
C. Transfer Elektron ……………………………....……..
5
2. Reaksi Anaerob ………………………….................……..
7
A. Fermentasi Asam Laktat …………….……………........
7
B. Fermentasi Alkohol ……………………….…………..
8
BAB. III PENUTUPAN …………………………………………..
9
A. KESIMPULAN ……………...…………………………..
9
B. SARAN
…………………..……………………………..
DAFTAR PUSTAKA
……………..………………………………
2
10
11
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
BAB I
PENDAHULUAN
Proses pembentukan, perubahan, dan penguraian energi pada makhluk hidup disebut
metabolisme. Seluruh organisme mulai dari alga bersel tunggal hingga mamalia, bergantung
pada ratusan reaksi metabolisme selama hidupnya. Tiap reaksi metabolisme dikendalikan dan
dipengaruhi oleh enzim yang spesifik. Secara umum, metabolisme dibedakan menjadi dua,
yaitu anabolisme (proses penyusunan) dan katabolisme (proses pembongkaran).
Pada kesempatan kali ini, saya akan membahas mengenai proses katabolisme.
Katabolisme disebut juga disimilasi. merupakan reaksi perombakan senyawa yang
kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Contoh katabolisme yaitu respirasi
(pernapasan sel). Respirasi adalah proses perombakan bahan makanan yang akan
menghasilkan energi. Respirasi dapat terjadi dengan menggunakan oksigen (respirasi aerob)
atau tanpa oksigen (respirasi anaerob).
Respirasi aerob tersebut terjadi dalam empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif (reaksi antara), siklus krebs, dan transpor electron. Penjelasan selengkapnya adalah
sebagai berikut.
1
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
BAB II
PEMBAHASAN
Proses katabolisme berlangsung di organel Mitokondria (mito = benang, dan chondrion
= granula). Organel ini sering berperan sebagai organel penghasil ATP. Mitokondria
mengandung enzim-enzim yang berguna dalam respirasi seluler. Organel penghasil ATP ini
memiliki membran ganda (membran luar dan membran dalam). Zat warna yang terkandung
pada mitokondria adalah janus green B, yang dikemukakan oleh Michaelis
Kita tentunya sudah tahu bahwa tujuan utama pada proses katabolisme ialah
menghasilkan ATP, oleh karenanya kita haruslah mengetahui apa sebenarnya ATP sebelum
memasuki proses katabolisme.
ATP (Adenosin Tri Posfat) merupakan nukleotida yang terdiri dari adenine, gugus
ribose, dan satu satuan triposfat. ATP dapat terbentuk melalui dua cara yakni, pertama dengan
Fosforilasi Oksidatif dan Fosforilasi Tingkat Substrat.
a) Fosforilasi Oksidatif : molekul-molekul organik yang teroksidasi dan energinya
dikeluarkan dari electron dengan cara melewatkannya melalui system transpor electron.
Energy bebas tersebut digunakan untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Molekul-molekul
organik yang digunakan adalah NADH dan FADH2.
b) Fosforilasi Tingkat Substrat : terdapat enzim-enzim yang menjadi perantara
terjadinya transfer gugus pospat dari satu molekul organik yang terfosforilasi ke ADP dan
terbentuklah ATP.
1. Reaksi Aerob
2
KATABOLISME
Reaksi
aerob
Creative by Mala Oktaviani
merupakan
proses
respirasi yang membutuhkan oksigen
bebas dari udara. Respirasi aerob
berlangsung melalui tiga tahap dimana
ketiga tahap tersebut terjadi di berbeda
tempat. Pada proses awal Reaksi Aerob,
terjadi proses glikolisis yang terjadi di
Sitoplasma, siklus krebs yang terjadi di
matriks
mitokondria,
dan
proses
terakhir yaitu transport electron yang terjadi di membran dalam mitikondria.
A. Glikolisis
Glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa (C6H12O6) menjadi 2 asam piruvat (C3)
proses glikolisis terjadi dalam beberapa tahap seperti berikut:
Tahap 1 : Glukosa yang masuk ke dalam sel mengalami fosforilasi denngan bantuan enzim
heksokinase dan menghasilkan glukosa 6-fosfat. Reaksi ini memerlukan energy yang
diperoleh dari perubahan ATP menjadi ADP.
Tahap 2 : Glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim fosfoglukoisomerase menjadi bentuk fruktosa
6-fosfat.
Tahap 3 : Dengan menggunakan energy dari perubahan ATP menjadi ADP, fruktosa 6-fosfat
diubah oleh enzim fosfofruktokinase menjadi fruktosa 1,6-bifosfat.
Tahap 4 : frtuktosa 1,6-bifosfat (molekul berkarbon 6) pecah membentuk 2 molekul
berkarbon 3, yaitu gliseraldehid-3-fosfat (G3P atau PGAL) oleh enzim aldolase.
Tahap 5 : gliseraldehid-3-fosfat (G3P atau PGAL) berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat
(PGAP) melalui bantuan enzim triosefosfat dehidrogenase. Dalam ttahap ini juga terjadi
transfer electron sehingga NAD+ berubah menjadi NADH, serta pengikatan fosfat anorganik
dari sitoplasma.
Tahap 6 : Terjadi perubahan 1,3-bifosfogliserat (PGAP) menjadi 3-fosfogliserat (PGA)
dengan bantuan enzim fosfosgliserokinase. Pada tahap ini juga terjadi 2 molekul ATP dengan
menggunakan guugus fosfat yyang sudah ada pada reaksi sebelumnya.
Tahap 7 : 3-fosfogliserat (PGA) menjadi 2-fosfogliserat karena enzim fofsogliseromutase
memindahkan guugus fosfatnya.
3
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Tahap 8 : 2-fosfogliserat menjadi 2-fofoenol-piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase
den pembebasan 2 molekul air.
Tahap 9 : 2-fofoenol-piruvat (PEP) berubah menjadi 2 asam piruvat melalui bantuan enzim
piruvatkinase dan menghasilkan 2 ATP.
Berdasarkan tahapn-tahapan diatas tahap 1 sampai 4 merupakan tahap penggunaan
energy 2 ATP, sementara tahap 5 sampai 9 merupakan tahap penghasil energy yaitu 2 ATP.
Dapat disimpulkan proses glikolisis akan menghasilkan 2 asma piruvat, 2 ATP, 2 NADh
dari setiap perubahan 1 molekul glukosa, hasil dari proses glikolisis akan diproses pada siklus
krebs.
B. Siklus Krebs
Siklus Kerbs ditemukan oleh Hans Krebs pada tahun1930-an. Sebelum memasuki
Sikulus Krebs perlu melewati proses antara glikolisis dan siklus Krebs yaitu Dekarboksilasi
Oksidatif (DO) yang akan mengubah 2 asam piruvat (C 3) menjadi asetil koenzim-A (asetil koA) yang memiliki atom berkarbon 2 atau C 2. Berlangsung di dalam matrik mitokondria.
Terjadi 3 tahap dalam DO yaitu :
Pada tahap ke-1, asam piruvat (C3) melepaskan elektron (oksidasi) sehingga 1 atom
karbonnya akan lepas membentuk CO2.
Pada tahap ke-2, terbentuk senyawa yang dinamakan sitrat kemudian NAD + direduksi
(menerima elektron) menjadi NADH.
Pada tahap ke-3, molekul berkarbon 2 (C 2) yang terbentuk pada tahap 1 akan dioksidasi
dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A.
4
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Kemudian proses selanjutnya adalah siklus Krebs yang terjadi di matriks mitokondria.
Berlangsung dalam 8 langkah. Siklus Krebs menggunakan asetil Ko-A yang telah dihasilkan
pada tahap DO.
1) Bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil koenzim A sehingga tersusun asam sitrat.
2) Pembentukan sitrat dari oksalo asetat dengan enzim sitratsinase.
3) Pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat dengan enzim akonitase.
4) Oksidasi isositrat menjadi a-ketoglutarat dengan enzim isositrat dehidrogenase.
5) Oksidasi a-ketoglutarat menjadi suksinat dengan enzim a-ketoglutarat dehidrogenase.
6) Oksidasi suksinat menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase.
7) Penambahan 1 mol H2O pada fumarat dengan enzim fumarase menjadi malat.
8) Oksidasi malat menjadi oksalo asetat dengan enzim malat dehidrogenase.
Pada akhir siklus Krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan
dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus Krebs, karena
selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A,
maka siklus Krebs harus berlangsung sebanyak dua kali. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1
molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke
rantai transpor elektron.
Selanjutnya akan di jelaskan mengenai proses akhir dalam katabolisme yaitu Transfer
elektron.
C. Transpor Elektron
Pada system transfer electron, berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi
ATP. Reaksi ini merupakan tahap terakhir dari respirasi aerob yang terjadi di dalam membran
dalam mitokondria.
Hipotesis mengenai system transport electron ini dikemukakan oleh Peter Mitchell
(1968) yang dikenal dengan hipotesis osmotic kimia. Senyawa yang berperan dalam system
ini adalah nicotinamide adenine dinucleotide tereduksi (NADH) dan flavin adenine
dinucleotide (FAD). Elektron-elektron berenergi tinggi hasil glikolisis dan siklus krebs akan
masuk ke system transport electron melalui bantuan NADH dan FADH2.
Selain itu, molekul lain yang juga berperan dalam transport electron adalah molekul
oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH dan
FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan
oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan
respirasi selain CO2.
5
KATABOLISME
Produk
Creative by Mala Oktaviani
sampingan
respirasi
tersebut pada akhirnya dibuang ke luar
tubuh melalui stomata pada tumbuhan
dan pada hewan tingkat tinggi melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan.
Rantai transpor electron dimulai ketika NAD dioksidasi dengan menambahkan dua
electron dan dua ion H+ sehingga NAD direduksi menjadi NADH2. Selanjutnya, NADH2
memindahkan dua electron dan dua ion H + ke suatu enzim flavin, yaitu flavin mononukleotida
(FMN) atau flafin adenine nukleotida (FAD) sehingga senyawa tersebut tereduksi menjadi
FMN2 atau FADH2.
Energi yang diperlukan untuk mereduksi FAD lebih kecil jika dibandingkan dengan
energi yang dibebaskan melalui oksidasi NAD. Sehingga energi yang tersisa digunakan untuk
mensintesis satu molekul ATP dari ADP dan ion posfat (Pi). Selanjutnya FADH 2 mereduksi
inti besi pada suatu protein kompleks, kemudian mereduksi besi pada sitokrom b. Sitokrom b
mereduksi senyawa fenolik menjadi kinon, yaitu unikuinon (Q). Unikuinon merupakan
anggota rantai transpor electron yang bukan protein. Selain melepaskan elektron, koenzim Q
juga melepaskan dua ion H+. Elektron dari Q kemudian mereduksi sitokrom c, dan
membebaskan energi yang cukup untuk menyatukan ADP dan ion posfat (Pi) menjadi ATP
kedua.
6
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Sitokrom c kemudian mereduksi sitokrom a, dan ini
merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a 3
merupakan anggota system angkutan transpor electron yang
dapat bereaksi dengan molekul oksigen. Selanjutnya pada tahap
terakhir rantai transport electron ini, dua ion H+ akan bergabung
dengan
O2 membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir
ini mampu menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat
melakukan sintesis ATP ketiga. Jadi, secara keseluruhan ada tiga
tempat pada transpor elektron yang dapat menyatukan ADP dan
Pi menjadi ATP.
Rantai transpor electron tidak secara langsung membuat ATP. Fungsi rantai transpor
ialah untuk mempermudah jatuhya electron dari makanan ke oksigen, memecah penurunan
energy bebas yang besar menjadi sederetan langkah yang lebih kecil yang melepaskan energy
dalam jumlah yang bisa diatur.
Proses yang sebenarnya bertugas membuat ATP adalah kemiosmosis yang
menggunakan enzim yang disebut ATP sintase. ATP sintase menggunakan energy dari
gradien ion yang ada untuk menggerakan sintesis ATP. Gradien ion yang menggerakan
fosforilasi oksidatif ialah gradient proton (ion hidrogen) ; dengan kata lain, sumber daya
untuk ATP sintase ialah perbedaan konsentrasi H+ pada sisi yang berlawanan dari membrane
dalam mitokondria. Mekanisme aliran H+ dari matriks ke ruang antar membrane untuk
mendorong terbentuknya ATP dari ADP dan Pi disebut kemiosmosis.
2. Reaksi Anaerob
Reaksi anaerob merupakan repirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Respirasi
tanpa oksigen yang demikian dikenal juga dengan istilah fermentasi. Seperti halnya repirasi
aerob, fermentasi juga berawal dari proses pemecahan glukosa menjadi 2 molekul asam
piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Selanjutnya, setiap molekul asam piruvat siap menjalani
fermentasi.
Ada beberapa contoh fermentasi, namun kali ini saya akan mejelaskan 2 saja
diantaranya Fermentasi Asam Laktat dan Alkohol.
7
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
A. Asam Laktat
Jika dilihat dari namanya maka hasil akhir dari fermentasi adalah asam laktat atau asam
susu. Kelelahan yang terjadi pada manusia karena bergerak melebihi kemampuan, sehingga
terbentuk asam laktat sebagai akhir dari fermentasi pada tubuh.
Reaksinya : C6H12O6
enzim
C2H5OCOOH + Energi
Prosesnya :
a) Glukosa
C6H12O6
enzim
enzim
asam piruvat (proses glikolisis)
C2H3OCOOH + Energi
b) Dehidroginase asam piruvat akan membentuk asm laktat
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2
2 C2H5OCOOH + 2 NAD
Energi yang terbentuk dari glikolisis akan menghasilkan asam piruvat, selanjutnya asam
piruvat menjadi asam laktat: 8 ATP - 2 NADH2 = 8 ATP - 2 ( 3 ATP ) = 2 ATP
B. Alkohol
Proses fermentasi ini dimulai dengan glikosis yang menghasilkan asam piruvat. Reaksi
ini tidak ada oksigen, sehingga asam piruvat diubah menjadi asam laktat, yang mengakibatkan
elektron tidak meneruskan perjalanannya sehingga tidak lagi menerima eletron dari NADH
dan FAD. Berarti NADH yang diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk, akibatnya
siklus krebs terhenti. Tetapi NADH di luar mitokondria dapat dibentuk dari NADH melalui
proses pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Perlu Anda ketahui asam laktat adalah zat
kimia yang merugian karena bersifat racun.
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat
diubah menjadi asam asetat + CO2 , selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol.
Pada fermentasi alkohol, 1 molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP,
bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul
ATP.
Pada peristiwa ini terjadi pengubahan NADH menjadi NAD + sehingga proses glikolisis
dapat terjadi, dengan demikian asam piruvat yang tersedia untuk diubah menjadi energi.
Reaksinya :
a) Glukosa
enzim
asam piruvat (proses glikolisis)
b) Derkaboksilat asam piruvat.
Asam piruvat
Asetaldehid + CO2
piruvat derkaboksilase CH3CHO
8
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
c) Asetaldehid oleh alcohol dehidrogenase di ubah menjadi alcohol (etanol)
2 CH3CHO + 2 NADH2
2 C2H5OH + 2 NAD
Enzim Alcohol dehidrogenase
Ringkasan Reaksi :
C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
BAB III
PENUTUPAN
A. KESIMPULAN
Katabolisme merupakan reaksi perombakan senyawa yang kompleks menjadi senyawa
yang lebih sederhana. Contoh katabolisme yaitu respirasi (pernapasan sel). Respirasi adalah
proses perombakan bahan makanan yang akan menghasilkan energi. Respirasi dapat terjadi
dengan menggunakan oksigen (respirasi aerob) atau tanpa oksigen (respirasi anaerob).
Pada proses respirasi terjadi di dalam sel dan terpusat di mitokondria, semua sel aktif
melakukan respirasi, yaitu menyerap O2 dan melepaskan CO2. Proses keseluruhan respirasi
adalah reaksi reduksi-oksidasi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang
diserap direduksi membentuk H2O. Respirasi juga menghasilkan energy yang tersimpan
dalam bentuk ATP.
Respirasi aerob tersebut terjadi dalam empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif (reaksi antara), siklus krebs, dan transpor electron.
Dari proses glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan 10 molekul NADH dan 2
molekul FADH2. Setiap oksidasi 1 molekul NADH kan menghasilkan 3 molekul ATP dan dua
ATP untuk setiap 1 molekul FADH 2. Ketentuan mengenai hasil oksidasi satu molekul NADH
menghasilkan 3 molekul ATP sedangkan oksidasi satu molekul FADH2 adalah 2 molekul
ATP.
Maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu
molekul glukosa. Diketahui bahwa 1 mol ATP mengandung energi sebesar 7,3 kkal sehingga
dalam 38 ATP mengandung energi 38x7,3 kkal = 277,4 kkal.
Perhitungan energy (ATP) pada tahap Transfer Elektron.
Proses
Energi
Fosforilasi Oksidatif
Fosforilasi Tingkat Substrat
9
KATABOLISME
Glikolisis
Creative by Mala Oktaviani
1 NADH2 = 1x2x3 ATP = 6 ATP
2 ATP = 2x2x1 ATP = 4 ATP
Dipakai 2 ATP saat fase
Investasi maka 4 ATP – 2 ATP
= 2 ATP
DO
Siklus Krebs
1 NADH2 = 1x2x3 ATP = 6 ATP
3 NADH2 = 3x2x3 ATP = 18 ATP
1 FADH2 = 1x2x2 ATP = 4 ATP
Total
34 ATP
Syarat : 1 NADH2 = 3 ATP sedangkan 1 FADH2 = 2 ATP
1 ATP = 1x2x1 ATP = 2 ATP
4 ATP
B. SARAN
Makalah ini dijadiakan awal proses pembelajaran tentang KATABOLISME, agar
dikesempatan berikutnya menjadi lebih baik, baik secara pembahasan, penjelasan dan
penulisannya yang belum tercapai.
10
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
DAFTAR ISI
-
Priadi arif . 2010 . Biologi SMA kelas 12 . yudistira : Jakarta
-
Indun kistinah dkk . 2006 . Biologi 3 Makhluk hidup dan lingkunyannya . Departemen
pendidikan Nasional : Jakarta
-
Pratiwi, Dkk. 2007. BIOLOGI SMA Jilid 3 Untuk Kelas XII. Jakarta : Erlangga.
Akhyar, M.Salman. 2004. Biologi untuk SMA Kelas III semester 1. Bandung :
Grafindo.
http://biologigonz.blogspot.com/2009/12/sistem-transport-elektron.html
-
http://konsepbiologi.wordpress.com/2011/07/20/sistem-transport-elektron-ste.html
11
FISIOLOGI TUMBUHAN
METABOLISME
”KATABOLISME”
Di susun oleh :
Nama
: Mala Oktaviani
NIM
: 13040023
Jurusan : Farmasi
Kelas
:2a
Dosen
: Supristiono. M,Pd
STF MUHAMMADIYAH
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayahNya
kepada saya,
sehingga saya dapat
menyelesaikan tugas
makalah
“KATABOLISME”. Selawat berserta salam saya sanjungkan kepangkuan Nabi Besar
Muhammad SAW yang telah membawa kita saya alam kebodohan ke alam berilmu
pengetahuan seperti yang kita rasakan sekarang.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan,terutama Bapak
Supristiono. M. Pd, baik secara langsung maupun tidak langsung .
Saya juga menyadari bahwa tugas makalah ini masih banyak kekurangan baik dari segi
isi, maupun dari segi penulisan, untuk itu saya mengharapkan kritikan dan saran yang bersifat
membangun untuk kesempurnaan tugas makalah ini.Semoga makalah ini dapat bermanfaat
bagi pembaca.
Tangerang, Oktober 2013
Mala Oktaviani
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ………………………………………………i
DAFTAR ISI ………………………………………………………..
ii
BAB. I PENDAHULUAN ………………………………………..
1
BAB. II PEMBAHASAN …………………………………………..
2
1. Reaksi Aerob ......................................................................
2
A. Glikolisis .......................................................................
3
B. Siklus Kreb ...................................................................
4
C. Transfer Elektron ……………………………....……..
5
2. Reaksi Anaerob ………………………….................……..
7
A. Fermentasi Asam Laktat …………….……………........
7
B. Fermentasi Alkohol ……………………….…………..
8
BAB. III PENUTUPAN …………………………………………..
9
A. KESIMPULAN ……………...…………………………..
9
B. SARAN
…………………..……………………………..
DAFTAR PUSTAKA
……………..………………………………
2
10
11
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
BAB I
PENDAHULUAN
Proses pembentukan, perubahan, dan penguraian energi pada makhluk hidup disebut
metabolisme. Seluruh organisme mulai dari alga bersel tunggal hingga mamalia, bergantung
pada ratusan reaksi metabolisme selama hidupnya. Tiap reaksi metabolisme dikendalikan dan
dipengaruhi oleh enzim yang spesifik. Secara umum, metabolisme dibedakan menjadi dua,
yaitu anabolisme (proses penyusunan) dan katabolisme (proses pembongkaran).
Pada kesempatan kali ini, saya akan membahas mengenai proses katabolisme.
Katabolisme disebut juga disimilasi. merupakan reaksi perombakan senyawa yang
kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Contoh katabolisme yaitu respirasi
(pernapasan sel). Respirasi adalah proses perombakan bahan makanan yang akan
menghasilkan energi. Respirasi dapat terjadi dengan menggunakan oksigen (respirasi aerob)
atau tanpa oksigen (respirasi anaerob).
Respirasi aerob tersebut terjadi dalam empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif (reaksi antara), siklus krebs, dan transpor electron. Penjelasan selengkapnya adalah
sebagai berikut.
1
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
BAB II
PEMBAHASAN
Proses katabolisme berlangsung di organel Mitokondria (mito = benang, dan chondrion
= granula). Organel ini sering berperan sebagai organel penghasil ATP. Mitokondria
mengandung enzim-enzim yang berguna dalam respirasi seluler. Organel penghasil ATP ini
memiliki membran ganda (membran luar dan membran dalam). Zat warna yang terkandung
pada mitokondria adalah janus green B, yang dikemukakan oleh Michaelis
Kita tentunya sudah tahu bahwa tujuan utama pada proses katabolisme ialah
menghasilkan ATP, oleh karenanya kita haruslah mengetahui apa sebenarnya ATP sebelum
memasuki proses katabolisme.
ATP (Adenosin Tri Posfat) merupakan nukleotida yang terdiri dari adenine, gugus
ribose, dan satu satuan triposfat. ATP dapat terbentuk melalui dua cara yakni, pertama dengan
Fosforilasi Oksidatif dan Fosforilasi Tingkat Substrat.
a) Fosforilasi Oksidatif : molekul-molekul organik yang teroksidasi dan energinya
dikeluarkan dari electron dengan cara melewatkannya melalui system transpor electron.
Energy bebas tersebut digunakan untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Molekul-molekul
organik yang digunakan adalah NADH dan FADH2.
b) Fosforilasi Tingkat Substrat : terdapat enzim-enzim yang menjadi perantara
terjadinya transfer gugus pospat dari satu molekul organik yang terfosforilasi ke ADP dan
terbentuklah ATP.
1. Reaksi Aerob
2
KATABOLISME
Reaksi
aerob
Creative by Mala Oktaviani
merupakan
proses
respirasi yang membutuhkan oksigen
bebas dari udara. Respirasi aerob
berlangsung melalui tiga tahap dimana
ketiga tahap tersebut terjadi di berbeda
tempat. Pada proses awal Reaksi Aerob,
terjadi proses glikolisis yang terjadi di
Sitoplasma, siklus krebs yang terjadi di
matriks
mitokondria,
dan
proses
terakhir yaitu transport electron yang terjadi di membran dalam mitikondria.
A. Glikolisis
Glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa (C6H12O6) menjadi 2 asam piruvat (C3)
proses glikolisis terjadi dalam beberapa tahap seperti berikut:
Tahap 1 : Glukosa yang masuk ke dalam sel mengalami fosforilasi denngan bantuan enzim
heksokinase dan menghasilkan glukosa 6-fosfat. Reaksi ini memerlukan energy yang
diperoleh dari perubahan ATP menjadi ADP.
Tahap 2 : Glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim fosfoglukoisomerase menjadi bentuk fruktosa
6-fosfat.
Tahap 3 : Dengan menggunakan energy dari perubahan ATP menjadi ADP, fruktosa 6-fosfat
diubah oleh enzim fosfofruktokinase menjadi fruktosa 1,6-bifosfat.
Tahap 4 : frtuktosa 1,6-bifosfat (molekul berkarbon 6) pecah membentuk 2 molekul
berkarbon 3, yaitu gliseraldehid-3-fosfat (G3P atau PGAL) oleh enzim aldolase.
Tahap 5 : gliseraldehid-3-fosfat (G3P atau PGAL) berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat
(PGAP) melalui bantuan enzim triosefosfat dehidrogenase. Dalam ttahap ini juga terjadi
transfer electron sehingga NAD+ berubah menjadi NADH, serta pengikatan fosfat anorganik
dari sitoplasma.
Tahap 6 : Terjadi perubahan 1,3-bifosfogliserat (PGAP) menjadi 3-fosfogliserat (PGA)
dengan bantuan enzim fosfosgliserokinase. Pada tahap ini juga terjadi 2 molekul ATP dengan
menggunakan guugus fosfat yyang sudah ada pada reaksi sebelumnya.
Tahap 7 : 3-fosfogliserat (PGA) menjadi 2-fosfogliserat karena enzim fofsogliseromutase
memindahkan guugus fosfatnya.
3
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Tahap 8 : 2-fosfogliserat menjadi 2-fofoenol-piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase
den pembebasan 2 molekul air.
Tahap 9 : 2-fofoenol-piruvat (PEP) berubah menjadi 2 asam piruvat melalui bantuan enzim
piruvatkinase dan menghasilkan 2 ATP.
Berdasarkan tahapn-tahapan diatas tahap 1 sampai 4 merupakan tahap penggunaan
energy 2 ATP, sementara tahap 5 sampai 9 merupakan tahap penghasil energy yaitu 2 ATP.
Dapat disimpulkan proses glikolisis akan menghasilkan 2 asma piruvat, 2 ATP, 2 NADh
dari setiap perubahan 1 molekul glukosa, hasil dari proses glikolisis akan diproses pada siklus
krebs.
B. Siklus Krebs
Siklus Kerbs ditemukan oleh Hans Krebs pada tahun1930-an. Sebelum memasuki
Sikulus Krebs perlu melewati proses antara glikolisis dan siklus Krebs yaitu Dekarboksilasi
Oksidatif (DO) yang akan mengubah 2 asam piruvat (C 3) menjadi asetil koenzim-A (asetil koA) yang memiliki atom berkarbon 2 atau C 2. Berlangsung di dalam matrik mitokondria.
Terjadi 3 tahap dalam DO yaitu :
Pada tahap ke-1, asam piruvat (C3) melepaskan elektron (oksidasi) sehingga 1 atom
karbonnya akan lepas membentuk CO2.
Pada tahap ke-2, terbentuk senyawa yang dinamakan sitrat kemudian NAD + direduksi
(menerima elektron) menjadi NADH.
Pada tahap ke-3, molekul berkarbon 2 (C 2) yang terbentuk pada tahap 1 akan dioksidasi
dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A.
4
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Kemudian proses selanjutnya adalah siklus Krebs yang terjadi di matriks mitokondria.
Berlangsung dalam 8 langkah. Siklus Krebs menggunakan asetil Ko-A yang telah dihasilkan
pada tahap DO.
1) Bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil koenzim A sehingga tersusun asam sitrat.
2) Pembentukan sitrat dari oksalo asetat dengan enzim sitratsinase.
3) Pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat dengan enzim akonitase.
4) Oksidasi isositrat menjadi a-ketoglutarat dengan enzim isositrat dehidrogenase.
5) Oksidasi a-ketoglutarat menjadi suksinat dengan enzim a-ketoglutarat dehidrogenase.
6) Oksidasi suksinat menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase.
7) Penambahan 1 mol H2O pada fumarat dengan enzim fumarase menjadi malat.
8) Oksidasi malat menjadi oksalo asetat dengan enzim malat dehidrogenase.
Pada akhir siklus Krebs ini akan terbentuk kembali asam oksaloasetat yang berikatan
dengan molekul asetil koenzim A yang lain dan berlangsung kembali siklus Krebs, karena
selama reaksi oksidasi pada molekul glukosa hanya dihasilkan 2 molekul asetil koenzim A,
maka siklus Krebs harus berlangsung sebanyak dua kali. Jadi hasil bersih dari oksidasi 1
molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP dan 4 CO2 serta 8 pasang atom H yang akan masuk ke
rantai transpor elektron.
Selanjutnya akan di jelaskan mengenai proses akhir dalam katabolisme yaitu Transfer
elektron.
C. Transpor Elektron
Pada system transfer electron, berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi
ATP. Reaksi ini merupakan tahap terakhir dari respirasi aerob yang terjadi di dalam membran
dalam mitokondria.
Hipotesis mengenai system transport electron ini dikemukakan oleh Peter Mitchell
(1968) yang dikenal dengan hipotesis osmotic kimia. Senyawa yang berperan dalam system
ini adalah nicotinamide adenine dinucleotide tereduksi (NADH) dan flavin adenine
dinucleotide (FAD). Elektron-elektron berenergi tinggi hasil glikolisis dan siklus krebs akan
masuk ke system transport electron melalui bantuan NADH dan FADH2.
Selain itu, molekul lain yang juga berperan dalam transport electron adalah molekul
oksigen, koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan sitokrom a.
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH dan
FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan
oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan
respirasi selain CO2.
5
KATABOLISME
Produk
Creative by Mala Oktaviani
sampingan
respirasi
tersebut pada akhirnya dibuang ke luar
tubuh melalui stomata pada tumbuhan
dan pada hewan tingkat tinggi melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan.
Rantai transpor electron dimulai ketika NAD dioksidasi dengan menambahkan dua
electron dan dua ion H+ sehingga NAD direduksi menjadi NADH2. Selanjutnya, NADH2
memindahkan dua electron dan dua ion H + ke suatu enzim flavin, yaitu flavin mononukleotida
(FMN) atau flafin adenine nukleotida (FAD) sehingga senyawa tersebut tereduksi menjadi
FMN2 atau FADH2.
Energi yang diperlukan untuk mereduksi FAD lebih kecil jika dibandingkan dengan
energi yang dibebaskan melalui oksidasi NAD. Sehingga energi yang tersisa digunakan untuk
mensintesis satu molekul ATP dari ADP dan ion posfat (Pi). Selanjutnya FADH 2 mereduksi
inti besi pada suatu protein kompleks, kemudian mereduksi besi pada sitokrom b. Sitokrom b
mereduksi senyawa fenolik menjadi kinon, yaitu unikuinon (Q). Unikuinon merupakan
anggota rantai transpor electron yang bukan protein. Selain melepaskan elektron, koenzim Q
juga melepaskan dua ion H+. Elektron dari Q kemudian mereduksi sitokrom c, dan
membebaskan energi yang cukup untuk menyatukan ADP dan ion posfat (Pi) menjadi ATP
kedua.
6
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
Sitokrom c kemudian mereduksi sitokrom a, dan ini
merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a 3
merupakan anggota system angkutan transpor electron yang
dapat bereaksi dengan molekul oksigen. Selanjutnya pada tahap
terakhir rantai transport electron ini, dua ion H+ akan bergabung
dengan
O2 membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir
ini mampu menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat
melakukan sintesis ATP ketiga. Jadi, secara keseluruhan ada tiga
tempat pada transpor elektron yang dapat menyatukan ADP dan
Pi menjadi ATP.
Rantai transpor electron tidak secara langsung membuat ATP. Fungsi rantai transpor
ialah untuk mempermudah jatuhya electron dari makanan ke oksigen, memecah penurunan
energy bebas yang besar menjadi sederetan langkah yang lebih kecil yang melepaskan energy
dalam jumlah yang bisa diatur.
Proses yang sebenarnya bertugas membuat ATP adalah kemiosmosis yang
menggunakan enzim yang disebut ATP sintase. ATP sintase menggunakan energy dari
gradien ion yang ada untuk menggerakan sintesis ATP. Gradien ion yang menggerakan
fosforilasi oksidatif ialah gradient proton (ion hidrogen) ; dengan kata lain, sumber daya
untuk ATP sintase ialah perbedaan konsentrasi H+ pada sisi yang berlawanan dari membrane
dalam mitokondria. Mekanisme aliran H+ dari matriks ke ruang antar membrane untuk
mendorong terbentuknya ATP dari ADP dan Pi disebut kemiosmosis.
2. Reaksi Anaerob
Reaksi anaerob merupakan repirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Respirasi
tanpa oksigen yang demikian dikenal juga dengan istilah fermentasi. Seperti halnya repirasi
aerob, fermentasi juga berawal dari proses pemecahan glukosa menjadi 2 molekul asam
piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Selanjutnya, setiap molekul asam piruvat siap menjalani
fermentasi.
Ada beberapa contoh fermentasi, namun kali ini saya akan mejelaskan 2 saja
diantaranya Fermentasi Asam Laktat dan Alkohol.
7
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
A. Asam Laktat
Jika dilihat dari namanya maka hasil akhir dari fermentasi adalah asam laktat atau asam
susu. Kelelahan yang terjadi pada manusia karena bergerak melebihi kemampuan, sehingga
terbentuk asam laktat sebagai akhir dari fermentasi pada tubuh.
Reaksinya : C6H12O6
enzim
C2H5OCOOH + Energi
Prosesnya :
a) Glukosa
C6H12O6
enzim
enzim
asam piruvat (proses glikolisis)
C2H3OCOOH + Energi
b) Dehidroginase asam piruvat akan membentuk asm laktat
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2
2 C2H5OCOOH + 2 NAD
Energi yang terbentuk dari glikolisis akan menghasilkan asam piruvat, selanjutnya asam
piruvat menjadi asam laktat: 8 ATP - 2 NADH2 = 8 ATP - 2 ( 3 ATP ) = 2 ATP
B. Alkohol
Proses fermentasi ini dimulai dengan glikosis yang menghasilkan asam piruvat. Reaksi
ini tidak ada oksigen, sehingga asam piruvat diubah menjadi asam laktat, yang mengakibatkan
elektron tidak meneruskan perjalanannya sehingga tidak lagi menerima eletron dari NADH
dan FAD. Berarti NADH yang diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk, akibatnya
siklus krebs terhenti. Tetapi NADH di luar mitokondria dapat dibentuk dari NADH melalui
proses pembentukan asam laktat dari asam piruvat. Perlu Anda ketahui asam laktat adalah zat
kimia yang merugian karena bersifat racun.
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat
diubah menjadi asam asetat + CO2 , selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol.
Pada fermentasi alkohol, 1 molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP,
bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul
ATP.
Pada peristiwa ini terjadi pengubahan NADH menjadi NAD + sehingga proses glikolisis
dapat terjadi, dengan demikian asam piruvat yang tersedia untuk diubah menjadi energi.
Reaksinya :
a) Glukosa
enzim
asam piruvat (proses glikolisis)
b) Derkaboksilat asam piruvat.
Asam piruvat
Asetaldehid + CO2
piruvat derkaboksilase CH3CHO
8
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
c) Asetaldehid oleh alcohol dehidrogenase di ubah menjadi alcohol (etanol)
2 CH3CHO + 2 NADH2
2 C2H5OH + 2 NAD
Enzim Alcohol dehidrogenase
Ringkasan Reaksi :
C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
BAB III
PENUTUPAN
A. KESIMPULAN
Katabolisme merupakan reaksi perombakan senyawa yang kompleks menjadi senyawa
yang lebih sederhana. Contoh katabolisme yaitu respirasi (pernapasan sel). Respirasi adalah
proses perombakan bahan makanan yang akan menghasilkan energi. Respirasi dapat terjadi
dengan menggunakan oksigen (respirasi aerob) atau tanpa oksigen (respirasi anaerob).
Pada proses respirasi terjadi di dalam sel dan terpusat di mitokondria, semua sel aktif
melakukan respirasi, yaitu menyerap O2 dan melepaskan CO2. Proses keseluruhan respirasi
adalah reaksi reduksi-oksidasi, yaitu senyawa dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang
diserap direduksi membentuk H2O. Respirasi juga menghasilkan energy yang tersimpan
dalam bentuk ATP.
Respirasi aerob tersebut terjadi dalam empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif (reaksi antara), siklus krebs, dan transpor electron.
Dari proses glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan 10 molekul NADH dan 2
molekul FADH2. Setiap oksidasi 1 molekul NADH kan menghasilkan 3 molekul ATP dan dua
ATP untuk setiap 1 molekul FADH 2. Ketentuan mengenai hasil oksidasi satu molekul NADH
menghasilkan 3 molekul ATP sedangkan oksidasi satu molekul FADH2 adalah 2 molekul
ATP.
Maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu
molekul glukosa. Diketahui bahwa 1 mol ATP mengandung energi sebesar 7,3 kkal sehingga
dalam 38 ATP mengandung energi 38x7,3 kkal = 277,4 kkal.
Perhitungan energy (ATP) pada tahap Transfer Elektron.
Proses
Energi
Fosforilasi Oksidatif
Fosforilasi Tingkat Substrat
9
KATABOLISME
Glikolisis
Creative by Mala Oktaviani
1 NADH2 = 1x2x3 ATP = 6 ATP
2 ATP = 2x2x1 ATP = 4 ATP
Dipakai 2 ATP saat fase
Investasi maka 4 ATP – 2 ATP
= 2 ATP
DO
Siklus Krebs
1 NADH2 = 1x2x3 ATP = 6 ATP
3 NADH2 = 3x2x3 ATP = 18 ATP
1 FADH2 = 1x2x2 ATP = 4 ATP
Total
34 ATP
Syarat : 1 NADH2 = 3 ATP sedangkan 1 FADH2 = 2 ATP
1 ATP = 1x2x1 ATP = 2 ATP
4 ATP
B. SARAN
Makalah ini dijadiakan awal proses pembelajaran tentang KATABOLISME, agar
dikesempatan berikutnya menjadi lebih baik, baik secara pembahasan, penjelasan dan
penulisannya yang belum tercapai.
10
KATABOLISME
Creative by Mala Oktaviani
DAFTAR ISI
-
Priadi arif . 2010 . Biologi SMA kelas 12 . yudistira : Jakarta
-
Indun kistinah dkk . 2006 . Biologi 3 Makhluk hidup dan lingkunyannya . Departemen
pendidikan Nasional : Jakarta
-
Pratiwi, Dkk. 2007. BIOLOGI SMA Jilid 3 Untuk Kelas XII. Jakarta : Erlangga.
Akhyar, M.Salman. 2004. Biologi untuk SMA Kelas III semester 1. Bandung :
Grafindo.
http://biologigonz.blogspot.com/2009/12/sistem-transport-elektron.html
-
http://konsepbiologi.wordpress.com/2011/07/20/sistem-transport-elektron-ste.html
11