MAKALAH MORFOLOGI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN

(1)

MAKALAH MORFOLOGI DAN

FISIOLOGI TUMBUHAN

METABOLISME

”KATABOLISME”

Di susun oleh :

Nama : Mala Oktaviani

NIM : 13040023

Jurusan : Farmasi

Kelas : 2 a

(2)

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

(3)

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

………..……….. 10

(4)

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).

(5)

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.

(6)

Reaksi aerob 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.

(7)

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 (C3) menjadi asetil koenzim-A (asetil

ko-A) yang memiliki atom berkarbon 2 atau C2. 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 (C2) yang terbentuk pada tahap 1 akan dioksidasi

(8)

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 denganenzim 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

(9)

Produk 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 NADH}

2. 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.

(10)

Sitokrom c kemudian mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a3

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.

(11)

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 enzim asam piruvat (proses glikolisis)

C6H12O6 enzim 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.

(12)

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 FADH2. 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

(13)

Glikolisis 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 1 NADH2 = 1x2x3 ATP = 6 ATP

Siklus Krebs 3 NADH2 = 3x2x3 ATP = 18 ATP

1 FADH2 = 1x2x2 ATP = 4 ATP

1 ATP = 1x2x1 ATP = 2 ATP

Total 34 ATP 4 ATP

Syarat : 1 NADH2 = 3 ATP sedangkan 1 FADH2 = 2 ATP

B. SARAN

(14)

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