ENZIM
-
Enzim adalah biokatalisator yang mempercepat
laju reaksi kimia
dalam tubuh, dengan menurunkan energi aktivasi reaksi.
-
Enzim adalah
protein tunggal atau
gabungan dari protein dan
senyawa non-protein yang hanya dapat dihasilkan makhluk hidup.
Struktur enzim
1) Apoenzim
Adalah bagian enzim yang
berupa senyawa protein yang mengandung
binding site:
a.
Sisi aktif
Adalah sisi yang
berikatan dengan substrat. Substrat
adalah zat yang akan dijadikan
produk.
b.
Sisi alosterik
Adalah sisi
yang berikatan dengan kofaktor (aktivator) enzim.Sisi alosterik
dapat diganggu oleh inhibitor non-kompetitif yang berstruktur
sama dengan kofaktor. Inhibitor akan
mencegah enzim untuk mengubahubah bentuk sisi aktif (kaku).
2) Kofaktor/aktivator enzim
Adalah bagian enzim berupa
senyawa nonprotein. Kofaktor dapat
mengubah-ubah bentuk sisi aktif
sehingga dapat ditempeli substrat tertentu. Macam-macam
kofaktor enzim:
a.
Koenzim :Adalah kofaktor
berupa senyawa organik (vitamin) yang berikatan secara
non-kovalen dengan enzim.
Contoh: koenzim NAD+
b.
Gugus prostetik
Adalah kofaktor berupa
senyawa anorganik (mineral) yang
berikatan secara kovalen dengan enzim.Contoh: Cl dan Ca2+pada enzim
amilase, Fe pada hemoglobin,
dan Mg pada klorofil.
-
Enzim yang telah berikatan dengan kofaktor disebut holoenzim.
-
Sisi aktif
dapat diganggu oleh
inhibitor kompetitif yang berstruktur
sama dengan substrat. Inhibitor
akan mencegah substrat untuk berikatan.
-
Sisi alosterik
dapat diganggu oleh
inhibitor non-kompetitif yang ber-struktur sama dengan
kofaktor. Inhibitor
akan mencegah enzim untuk mengubah-ubah bentuk sisi aktif
(kaku).
-
Cara kerja enzim
Sifat-sifat enzim sebagai katalis:
1) Terlibat dalam
jalannya reaksi, namun jumlahnya tidak berubah.
2) Mempercepat laju
reaksi, namun tidak mengubah komposisi produk.
3) Menurunkan energi
aktivasi.
4) Hanya dapat
mengkatalisis reaksi tertentu.
5) Dibutuhkan dalam
jumlah sedikit.
6) Dapat dihambat
zat tertentu.
7) Dapat bekerja
dalam reaksi bolak-balik.
-
Cara kerja
enzim dijelaskan dalam
dua teori, yaitu teori gembok dan
kunci (lock and key) dan teori kecocokan terinduksi (induced fit).
1) Teori gembok dan kunci
Menurut
teori ini, enzim
dan substrat dimisalkan sebagai
gembok dan kunci.
Menurut
teori ini, suatu
enzim hanya bekerja untuk satu jenis substrat saja, dengan
berikatan pada sisi aktif.
2) Teori kecocokan terinduksi
Menurut teori ini:
a.
Kofaktor/aktivator enzim akan berikatan dengan sisi alosterik.
b.
Kofaktor mengubah bentuk
sisi aktif agar dapat mengikat substrat
tertentu.
c.
Substrat kemudian diubah
menjadi produk dan lepas dari enzim.
d.
Enzim dapat digunakan
kembali untuk substrat berikutnya
-
Faktor yang mempengaruhi kerja enzim antara
lain adalah konsentrasi
enzim dan kofaktor, konsentrasi substrat,
konsentrasi inhibitor, suhudan
pH.Pengaruh konsentrasi zat-zat
yang berhubungan dengan enzim:
1)
Konsentrasi enzim
yang lebih besar
dari substrat akan mempercepat
laju reaksi (mempercepat
pembentukan produk).
2)
Konsentrasi substrat yang lebih
besar dari enzim menyebabkan ada substrat
yang tidak dikatalisis.
3)
Konsentrasi inhibitor
yang besar akan memperlambat laju
reaksi (menghambat pembentukan
produk). Cara mencegah inhibitor
menghambat pembentukan
produk adalah dengan meningkatkan konsentrasi
enzim, kofaktor dan substrat
4)
Suhu berpengaruh terhadap kerja
enzim, yaitu:
Ø Semakin tinggi suhu,
maka energi kinetik substrat dan
enzim meningkat, sehingga mempermudah keduanya saling
berikatan.
Ø Aktivitas enzim meningkat
pada suhu optimum sampai
suatu suhu maksimum (sekitar 40oC)
Ø Suhu yang terlalu
tinggi (>40oC)
menyebabkan enzim tidak
bekerja karena
Ø struktur enzim rusak
akibat mengalami denaturasi
protein.Enzim yang mengalami
denaturasi tidak dapat digunakan
kembali.
Ø Suhu yang
terlalu rendah (<30oC) menyebabkan enzim
tidak bekerja karena enzim mengalami inaktivasi. Enzim yang
mengalami inaktivasi masih dapat digunakan jika suhu kembali
normal.
5)
pH
dapat mempengaruhi struktur
protein pada sisi aktif, sehingga
substrat untuk berikatan
6)
pH optimum enzim
berbeda-beda, dan jika tidak pada
pH optimum, enzim
dapat mengalami denaturasi
protein.
Contoh: enzim amilase
bekerja pada pH
netral agak basa, enzim
pepsinogen bekerja pada
pH sangat asam, dan maltase bekerja pada pH basa.
METABOLISME
Metabolisme adalah semua proses kimia yang
terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, untuk metabolisme diperlukan enzim.
Metabolisme dibagi menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme.
KATABOLISME
|
ANABOLISME
|
mengubah senyawa organik menjadi senyawa anorganik
|
mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik
|
mengurai molekul kompleks menjadi
sederhana
|
menyusun (sintesis) molekul sederhana
menjadi kompleks
|
menghasilkan ATP
(eksergonik)
|
menggunakan ATP (endergonik)
|
A.
KATABOLISME
Semua reaksi katabolisme melewati tahapan glikolisis
1)
Respirasi aerob
Respirasi aerob melewati tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, siklus
Kreb, dan transpor elektron.
-
Glikolisis
-
Dekarboksilasi oksidatif adalah proses pemutusan gugus
karboksil dan oksigen
pada
asam piruvat. Reaksi
ini terjadi dalam mitokondria sel.
-
Siklus Kreb (siklus asam sitrat) adalah siklus
yang terjadi setelah dekarboksilasi oksidatif
asam piruvat. Siklus ini terjadi
dalam matriks mitokondria
-
Transfer elektron
Hasil transfer elektron 1 NADH = 3 ATP; 1 FADH2 = 2 ATP
-
Respirasi aerob menghasilkan
energi
Tahapan
|
ATP Langsung
|
ATP tak langsung/lewat transfer e
|
Glikolisis
|
2 ATP
|
2 NADH = 2 x 3 ATP = 6
ATP
|
Dekarboksilasi oksidatif
|
2 NADH + CO2
= 2 x 3 ATP = 6 ATP
|
|
Siklus Kreb
|
2 ATP
|
6 NADH + 2 CO2=6
x 3 ATP = 18 ATP
|
2 FADH2 = 2x2
ATP = 4 ATP
|
||
Total ATP
|
4 ATP
|
34 ATP
|
-
Respirasi anaerob, pembentukan asam laktat
-
Fermentasi alkohol
B. ANABOLISME
Ø Anabolisme terdiri dari:
a.
Fotosintesis (anabolisme
karbohidrat)/ fotoautotrof adalah
proses anabolisme yang
menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Fotosintesis dapat terjadi
pada organisme prokariotik seperti bakteri hijau dan bakteri ungu, juga pada
organisme eukariotik seperti tumbuhan.
b.
Kemosintesis/kemoautotrof adalah
proses anabolisme yang menggunakan
senyawa kimia sebagai sumber energi
Ø Komponen Anabolisme
Komponen
yang melakukan reaksi
fotosintesis adalah kloroplas yang
mengandung igmen
fotosintetik yang
menyerap cahaya tampak dengan λ = 400-700 nm (kecuali warna
hijau dan
kuning). Pigmen fotosintetik pada
kloroplas:
1)
Klorofil a (hijau), mampu menyerap cahaya biru, ungu, dan merah.
2)
Klorofil b (hijau
kebiruan), mampu menyerap cahaya
biru dan jingga.
3)
Karotenoid (kuning), mampu menyerap
cahaya biru
Ø Daya absorpsi energi
cahaya oleh pigmen fotosintetik pada kloroplas:
Ø Kloroplas terdapat banyak
pada jaringan palisade dan
sedikit pada jaringan
spons pada
mesofil daun.
Ø Struktur kloroplas:
Ø Tilakoid adalah suatu cakram
yang di dalamnya terdapat pigmen
fotosintetik, dan tumpukannya disebut grana.
Ø Fotosistem adalah suatu
protein yang terdapat pada membran
tilakoid yang mengandung kumpulan pigmen
fotosintetik( kolorofil b,a, karotenoid) dan senyawa organik di dalamnya. Fotosistem
terdiri dari fotosistem I (PI atau P700)
dan fotosistem II (PII atau P680).
Ø Stroma adalah ruang
kosong yang terdapat dalam kloroplas.
Ø Reaksi fotosintesis terjadi
di kloroplas, yang terdiri
atas reaksi terang
yang terjadi pada tilakoid, dan reaksi gelap
yang terjadi pada stroma.
Fotosintesis
Fotosintesis
adalah anabolisme karbohidrat yang membutuhkan
cahaya sebagai sumber
energi. Secara garis besar persamaan reaksi untuk
fotosintesis adalah
Tahapan fotosintesis
adalah reaksi terang dan reaksi
gelap.
a.
Reaksi terang (light-depending
reaction) adalah reaksi yang bergantung pada cahaya, dan terjadi dalam tilakoid
(grana). Reaksi terang terdiri dari reaksi siklik dan non sikllik
-
Reaksi siklik (P 700 menuju P 700)
Elektron yang tereksitasi kembali ketempat semula setelah menghasilkan
energi (ATP)
Campbell, et all.
-
Reaksi non siklik (P 680 menuju P
700)
Terjadi fotolisis air
Elektron yang tereksitasi tidak kembali ketempat semula
Di hasilkan ATP dan NADPH2
b.
Reaksi gelap (siklus calvin)/
fiksasi jalur C3
Reasi gelap terjadi pada stroma kloroplas
Reaksi gelap dapat terjadi pada siang hari, tapi tidak peka
terhadap cahaya karena energinya didapat dari hasil reaksi terang. Reaksi gelap
terdiri dari 3 tahapan
1)
Fiksasi CO2 oleh RuBP
kinase
2)
Reduksi = pemakaian H+
dari NADPH2
3)
Regenerasi = perubahan PGAL menjadi
RuBP kembali
* Fiksasi CO2 jalur C4 dan CAM
- Tumbuhan C4 dinamakan demikian karena CO2 yang di ikat oleh PEP dan dikatalis oleh PEP karboksilase menghasilkan senyawa berkarbon empat (oksaloasetat) sebagai produk pertamanya. Enzim PEP karbokslase memilki afinitas yang jauh lebiih tinggi terhadap CO2. Oleh karena itu PEP karboksilase dapat memfiksasi CO2 lebih efisien ketika rubisco tidak dapat melakukannya, contohnya ketika hari panas, kering dan stomata tertutup sebagian.
- Tumbuhan CAM, cara fiksasi metabolisme asam krasulase/ Cracullacean Acid Metabolism. Adaptasi fotosintetik untuk kondisi yang gersang, terjadi pada tanaman sukulen, beberapa macam kaktus dan nenas. Tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutup stomata selama siang hari, kebalikan prilaku tumbuhan lain. Sel mesofil tumbuhan CAM menyimpan asam organik yang dibuatnya selama malam hari di dalam vakuolanya hingga pagi hari.
- Tabel perbedaan fiksasi CO2 untuk tumbuhan C3, C4 dan CAM
PEMBEDA
|
C3
|
C4
|
CAM
|
Ø Senyawa untuk
fiksasi CO2
|
Ribulosa biphospat
|
Phospoenol piruvat,
Ribulosa biphospat
|
Phospoenol piruvat,
Ribulosa biphospat
|
Ø Waktu fiksasi CO2
|
siang
|
siang
|
Malam
|
Ø Enzim untuk fiksasi
|
Rubisco
|
PEP karboksilase, Rubisco
|
PEP karboksilase, Rubisco
|
Ø Tempat fiksasi CO2
|
Mesofil
|
Mesofil dan Seludang
pembuluh
|
Mesofil
|
Ø Contoh
|
·
Padi
·
Gandum
·
Kedelai
|
·
Tebu (Saccharum officinarum)
·
Jagung (Zea mays)
·
Tumbuhan tertentu lain tidak mengikat karbon
dioksida secara langsung.
|
·
Crassulaceae
·
Cactaceae
·
Bromeliaceae
·
Liliaceae
·
Agaveceae
·
Ananas comosus
·
Oncidium lanceanum
|
Campbell, et all.
Ø Percobaan Fotosintesis
1)
Percobaan Ingenhousz
Percobaan Ingenhousz
dilakukan menggunakan Hydrilla sp
2)
Percobaan Sachs
Percobaan Sachs dilakukan dengan menutup
sebagian daun selama sehari.
Tahapan percobaan Sachs:
a.
Daun yang telah diberi perlakuan direbus dalam air.
b.
Rebus secara tidak langsung
alkohol dan daun untuk melarutkan klorofil.
c.
Ambil daun
dan letakkan pada
cawan petri untuk ditetesi lugol/iodin.
d.
Bagian daun yang ditutup akan
berubah warna menjadi pucat,
sedangkan yang
tidak ditutup berwarna
biru tua atau hitam.
3)
Percobaan Engelman
Percobaan Engelmann
dilakukan menggunakan alga
Spirogyra dan bakteri aerob.
Kemosintesis
Kemosintesis adalah pembentukan senyawa organik dengan
bantuan energi kimia. Terdiri dari nitrifikasi dan sulfurisasi. Proses ini
dilakukan oleh bakteri kemoautotrof yang tidak memiliki klorofil
0 Komentar untuk "METABOLISME"