MAKALAH BIOLOGI KEDOKTERAN Metabolisme sel Kelompok 7 :
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Hasa Hasan n Nuru Nurudd ddin in Sherly Oktaviana Zulfah Imtihani Endang Triani Candy De Dewinta An Andreas Galuh Kartika Kanastari
11060 1106091 91424 424 1106091046 1106091273 1106091292 1106091374 1106091222
UNIVERSITAS INDONESIA VOKASI KEDOKTERAN JURUSAN FISIOTERAPI 2011
A. PENGERTIAN METABOLISME
Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan menggunakan katalisato katalisatorr enzim. enzim. Berdasarkan Berdasarkan prosesnya prosesnya metabolisme metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu: 1.Anabolisme/Asimilasi/Sintesis
Yaitu Yaitu proses proses pemben pembentak takan an moleku molekull yang yang komple kompleks ks dengan dengan menggu menggunaka nakan n energi energi tinggi. Contoh : fotosintesis (asimilasi C). Contoh anabolisme yaitu fotosintesis.
6CO2+6H2O—>C6H12O6+6O2 2. Katabolisme (Dissimilasi)
yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam seny senyaw awaa orga organi nik k ters terseb ebut ut.. Cont Contoh oh kata katabo boli lism smee adal adalah ah resp respir iras asii oksi oksige gen. n. Contoh reaksi:
C6H12O6 + 6O2 —> 6CO2 + 6H2O + 686 KKal.
B. HAL-HAL YANG MEMPENGARUHI METABOLISME •
ENZIM
Enzim Enzim (holoe (holoenzi nzim) m) merupak merupakan an senya senyawa wa organi organicc yang yang berfun berfungsi gsi sebagai sebagai bio katalisator. Enzim dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi kimia tetapi enzim itu sendiri sendiri tidak ikut bereaksi bereaksi atau berubah. berubah. Hal demikian dapat dilakukan dilakukan enzim dengan cara cara menuru menurunka nkan n energy energy aktiva aktivasi. si. Enzim Enzim tersus tersusun un atas atas dua kompone komponen n utama utama yaitu yaitu komponen protein dan komponen nonprotein. •
HORMON
Hormon adalah pembawa pesan kimiawi antar sel atau antarkelomp antarkelompok ok sel. Semua organisme multiselular.
C. KATABOLISME 1. Glik likolisi lisiss
Glik Glikol olis isis is meru merupak pakan an pros proses es peng penguba ubaha han n mole moleku kull sumb sumber er ener energi gi,, yait yaitu u gluk glukos osaa yang yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma). Setiap Setiap pemecahan pemecahan 1 molekul molekul glukosa glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air. Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, ATP, sehing sehingga ga hasil hasil bersih bersih reaksi reaksi ini adalah adalah 2 molekul molekul asam piruvat piruvat (C3H4O3 (C3H4O3), ), 2 molekul molekul NADH NADH,, 2 molek molekul ul ATP, ATP, dan 2 molek molekul ul air air . Perl Perlu u dica dicata tat, t, penca pencant ntum uman an air air sebag sebagai ai hasil hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis 2. Dekar Dekarbok boksil silasi asi Oksid Oksidati atif f Dekarbo Dekarboksi ksilas lasii oksida oksidatif tif adalah adalah reaksi reaksi yang yang mengub mengubah ah asam asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu yaitu asetil koenzim-A koenzim-A (asetil (asetil ko-A). ko-A). Selama reaksi reaksi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat malalui reaksi glikolisis menghasilkan dua molekul NADH, Asetil Ko-A dan 2 CO2. 3. Sikl iklus Krebs
Siklus kreb disebut juga siklus asam sitrat yang menghasilka menghasilkan n 6NADH2, 2FAD 2FADH H2 dan 2ATP untuk satu molekul glukosa yang telah dik dikonve nversi menja njadi 2 asam piruvat vat dan dan difosforilasi menjadi asetil-KoA. 4. Transfer ransfer Elektron Elektron
Rantai transpor elektron dalam mitokondria merupakan tempat tempat terjad terjadiny inyaa fosfor fosforil ilasi asi oksida oksidati tiff pada eukariota eukariota.. NADH yang dihasilkan pada siklus asam sitrat dioksidasi sehing sehingga ga terpeca terpecah h menjad menjadii NAD+ + H+. ion ion hidr hidroge ogen n keluar keluar melalu melaluii sitokr sitokrom om menuju menuju ruang ruang antar antar membra membran n karna perbedaan pH dan akan kembali masuk ke ruang memb membra ran n dala dalam m untuk untuk memb membent entuk uk H2O bers bersam amaa O2. + Selain membentuk H2O, H juga masuk ke ruang membran dalam melalui ATP sintase
untuk untuk memben membentuk tuk ATP bersama bersama ADP. ADP. Reaksi Reaksi ini mengha menghasil silkan kan 30 ATP dan H2O. Sehingga ATP total yang dihasilkan dari semua reaksi yaitu sekitar 34 ATP. D. FERMENTASI !. Fermentasi Asam Laktat
Ferm Fermen enta tasi si asam asam lakt laktat at yait yaitu u ferm ferment entas asii dima dimana na hasil hasil akhirny akhirnyaa adalah adalah asam asam laktat laktat.. Perist Peristiwa iwa ini dapat dapat terjad terjadii di oto otot dalam kond ondisi anaerob mengha ghasilkan 2ATP. enzim
Reaksin Reaksinya: ya: C6H12O C6H12O6 6 —> 2 C2H5OC C2H5OCOOH OOH + Energi Energi
Prosesnya
: enzim
1.G 1.Glukos kosa—> asam piruvat (pro proses Glikolisis). 2.Dehidrogena 2.Dehidrogenasi si asam piruvat akan terbentuk terbentuk asam laktat. 2C2H3OCOOH+2NADH2 —> 2C2H5OCOOH+2NAD Energi yang terbentuk pada reaksi ini :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP. 2. Fermentasi Alkohol
Pada bebe eberapa mikroba peristiwa pemb pembeba ebasa san n ener energi gi terl terlak aksa sana na karena karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 CO2 sela selanj njut utay ayaa asam asam aset asetat at diba dibah h menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul gluk glukos osaa hanya hanya dapat dapat meng mengha hasi silk lkan an 2 moleku ekul ATP. Ringkasan reaksi:
C6H12O6 — > 2C2H5OH+2CO2 +2NADH2+Energi
3. Fermentasi Asam Cuka
Fermen Fermentas tasii asam asam cuka cuka merupak merupakan an suatu suatu contoh contoh fermen fermentas tasii yang yang berlan berlangsun gsung g dalam dalam kead keadaa aan n aer aerob. ob. Fer Ferment mentas asii ini ini dil dilakuk akukan an oleh oleh bakt bakter erii asam sam cuka cuka( ( Acetobacter ) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang aceti dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
Reaksi: C6H12O6 — > 2C2H5OH — > 2CH3COOH+H2O+116kal
E. ANABOLISME
1. REAKSI TERANG
reaksi reaksi terang terang terjad terjadii di tilakoid . Membran Membran tilakoid tilakoid menangkap energi cahaya untuk diubah menjadi energi kimia. Reaksi ini memerlukan H2O dan sinar matahari. Pros Proses es diawa diawali li denga dengan n pena penangk ngkap apan an foto foton n oleh oleh pig pigme men n (fot (fotos osis iste tem m I dan dan II) II) yang yang lebi lebih h bany banyak ak menyerap pigmen warna ungu dan merah. Fotosintesis dimula dimulaii ketika ketika cahaya cahaya mengio mengionis nisasi asi molekul molekul klorof klorofil il pada fotosistem fotosistem II (P.680). (P.680). Fotosiste Fotosistem m II melepaskan melepaskan elektron elektron yang akan ditransfer ditransfer sepanjang sepanjang rantai rantai transpor transpor elektron. elektron. Energi dari elektron elektron digunak digunakan an untuk untuk fotofo fotofosfo sfori rilas lasii yang yang menghas menghasilk ilkan an ATP. ATP. Reaksi Reaksi ini menyeb menyebabka abkan n fotosistem II mengalami defisit elektron. kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air . Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan O2. Pada saat yang sama, cahaya juga mengionisasi fotosistem I (P.700), melepaskan elektr elektron on yang yang ditran ditransfe sferr untuk untuk meredu mereduksi ksi NADP NADP menjad menjadii NADPH NADPH menghas menghasilk ilkan an NADPH2 sedang sedang fotosi fotosiste stem m II (P 680) menghasil menghasilkan kan O2 dan ATP. ATP. Reak Reaksi si tera terang ng manhas manhasilk ilkan an ATP dan NADPH NADPH2 yang digunakan untuk reaksi gelap. Selain itu juga menghasilkan oksigen. 2. REAKSI GELAP
Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya yang terjadi di stroma. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2 yang berasal dari dari udar udaraa beba bebas. s. Dari Dari reak reaksi si gela gelap p diha dihassilka ilkan n gluk glukos osa. a. Seca Secara ra umum umum,, reak reaksi si gela gelap p dapa dapatt diba dibagi gi menjadi tiga fase. Yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Pada Pada fase fase fiks fiksas asi, i, 6 mole moleku kull ribu ribulo losa sa difo difosf sfat at mengikat 6 molekul CO2 membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil. 6 molekul ini pecah menjadi 3-
PGA ini ini mend mendap apat at tamb tambah ahan an 12 gugu guguss fosf fosfat at,, dan dan asam fosfogli fosfoglisera seratt (PGA) (PGA) . PGA membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 bifosfat) .senyawa ini masuk ke dalam fase reduksi dimana senyawa ini direduksi oleh H+ dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP+, dan terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldeh fosfogliseraldehid id (PGAL). Selanjutnya terjad terjadii sintes sintesa, a, 2 molekul molekul PGAL PGAL melepa melepaska skan n diri diri dan menyat menyatukan ukan diri diri menjad menjadii 1 molekul glukosa yang beratom 6C(C6H12O6). 10 molekul PGAL yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi untuk membentuk kembali ribulosa difosfat (RuBP). Pada fase ini, 10 molekul PGAL berubah menjadi 6 molekul RuBP. F. FOTOSINTESIS C4 DAN CAM
Berdasarkan tipe fotosintesis, tumbuhan dibagi ke dalam tiga kelompok besar, yaitu C3, C4, dan CAM (crassulacean acid metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Namun tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses asimilasi. Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (substrat untuk pembentukan pembentukan karbohidrat karbohidrat dalam proses fotosintesis fotosintesis)) dalam proses awal assimilasi, assimilasi, juga dapat dapat mengi mengika katt O2 pada pada saat saat yang yang bers bersam amaan aan untu untuk k pros proses es foto fotore resp spir iras asii (pro (prose sess pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2 sehingga fotorespirasi terhambat dan asimilasi akan bertambah besar. Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sel-sel yang mempunyai klorofil yang yang terlet terletak ak di bawah bawah sel-se sel-sell epider epidermis mis daun). daun). CO2 yang yang sudah sudah terika terikatt oleh oleh PEP PEP (posphoenol piruvat) kemudian ditransfer ke sel-sel "bundle sheath" (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya tingginya konsentasi konsentasi CO2 pada pada selsel-se sell bundl bundlee sheat sheath h ini, ini, maka maka O2 tidak mendapat mendapat kesemp kesempata atan n untuk untuk bereaks bereaksii dengan dengan RuBP, RuBP, sehing sehingga ga fotore fotorespi spiras rasii sangat sangat kecil. kecil. Laju Laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnya CO2 sehingga dengan meningkatnya meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tanaman C3 antara lain : kedele, Contoh tanaman C4 antara lain : jagung, sorgum dan tebu.
Pertanyaan: 1. Dimana Dimanakah kah glikol glikolisi isiss berla berlangs ngsung ung
kacang
tanah,
kentang.
a. b. c. d.
stroma tilakoid sitosol mit mitokon okondr driia
2. Beriku Berikutt yang yang bukan bukan sifa sifatt enzim enzim adalah adalah a. Memp Memper erce cepa patt rea reaks ksii b. Terdir Terdirii dari mate materi ri protei protein n dan nonprot nonprotein ein c. Ikut Ikut ber berea eaksi ksi deng dengan an sub substr strat at d. Kerja Kerja enzi enzim m dipen dipengar garuhi uhi oleh oleh suhu suhu 3. Mengapa Mengapa dalam proses proses fermenta fermentasi si substrat substrat hanya hanya berhenti berhenti pada reaksi reaksi glikolis glikolisis is a. Oksigen Oksigen dalam dalam tubu tubuh h tidak tidak mencuk mencukupi upi b. Terdapa Terdapatt kesalahan kesalahan dalam dalam prose prosess glikol glikolisi isiss c. Asam Asam piru piruvat vat mengal mengalami ami degener degenerasi asi d. Terdapa Terdapatt mikro mikroorg organi anisme sme dalam dalam tubu tubuh h 4. Pada proses proses transf transfer er electron, electron, yang yang menjadi menjadi akseptor akseptor ion hydrogen hydrogen adalah adalah a. Oksigen b. NADH c. FADH d. CO2 5. Mengapa Mengapa pada tanaman tanaman C3 lebih lebih menguntu menguntungkan ngkan daripada daripada tanaman tanaman C4 dalam hal hal mengikat O2 berlebih a. Pada Pada tana tanama man n C3 sel – sel sel meso mesofi fill memi memili liki ki laju laju asimil asimilas asii yang yang lebih lebih rendah b. Pada tanaman tanaman C4 sel sel – sel sel tidak tidak mampu mampu membuka membuka ruang untuk CO2 karena bersaing dengan O2 c. Pada Pada tanama tanaman n C3 laju asimi asimila lasi si lebih besar besar daripad daripada a tanam tanaman an C4 pada sel – sel mesofilnya d. Pada Pada tanam tanaman an C4 memili memiliki ki daya daya sera serap p CO2 yang lebih tinggi
