BAB I

PEDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di alam ini ada banyak sekali mahluk hidup yang tumbuh dan berkembang di habitatnya masing – masing. Setiap mahluk hidup mempunyai sifat dan kebiasaan masing – masing. Salah satu ciri dari mahluk hidup ialah melakukan proses di dalam tubuhnya. Proses tersebut ialah proses penguraian makanan yang dikonsumsi oleh semua mahluk hidup. Setiap mahluk hidup pasti memerlukan makanan untuk kelangsungan hidupnya.Selain itu makanan juga menjadi sumber tenaga dan energi yang dibutuhkan oleh tubuh mahluk hidup.Makanan tersebut masuk ke dalam tubuh melalui organ pencernaan.Setelah masuk ke dalam tubuh,makanan tersebut akan mengalami proses perombakan.Zat – zat yang terkandung dalam makanan diuraikan menjadi sumber energi. Hasil dari penguraian zat – zat makanan tersebut yang menjadi sumber tenaga untuk melakukan aktivitas kehidupan.Bisa kita bayangkan,jika zat – zat yang ada dalam makanan tidak diuraikan pasti tidak ada tenaga yang dihasilkan dalam tubuh.Maka mahluk hidup tidak akan mempunyai kemampuan untuk menjalani aktivitas kehidupan.Sebagai contoh kita dapat melihat seekor harimau yang memangsa makanannya. Makanan yang di cerna oleh tubuh harimau diubah/di konversi menjadi energi dan tenaga yang dapat di gunakan oleh harimau untuk berlari dan mencari mangsa yang lain. Mungkin akan berbeda halnya jika makanan yang si makan oleh harimau tidak mengalami proses penguraian, pasti harimau tersebut tidak akan mempunyai kemampuan untuk berlari bahkan mencari mangsanya.Oleh karena itu , harimau memerlukan energi yang diperoleh dari proses penguraian zat – zat makanan.Proses inilah yang kita kenal dengan proses Metabolisme

1.2 Rumusan Masalah

Dalam makalah ini akan membahas mengenai :

1. Pengertian sel

2. Menjelaskan fungsi dan struktur organel sel

3. Membahas mengenai proses metabolisme dan pengertiannya

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penulisan makalah ini ialah :

· Untuk melengkapi tugas mata kuliah biologi yang di berikan oleh dosen.

· Sebagai sarana latihan dan melatih keterampilan dalam membuat makalah atau karya tulis.

Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari makalah ini yaitu :

· Menambah wawasan dan pengetahuan kita mengenai metabolisme.

· Kita dapat mengetahui tentang proses metabolisme dalam kehidupan kita.

· Kita dapat menhetahui tentang anabolisme dan katabolisme serta peranan enzim dalam proses metabolisme.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 PENGETIAN SEL

Sel berasal dari kata ‘cella’ yang berarti ruangan berukuran kecil maka sel merupakan unit (kesatuan, zahrah) terkecil dari makhluk hidup, yang dapat melaksanakan kehidupan. Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Makhluk hidup (organisme) tersusun dari satu sel tunggal (uniselular), misalnya bakteri, Archaea, serta sejumlah fungi dan protozoa) atau dari banyak sel (multiselular). Pada organisme multiselular terjadi pembagian tugas terhadap sel-sel penyusunnya, yang menjadi dasar bagi hirarki hidup. Struktur sel dan fungsi-fungsinya secara menakjubkan hampir serupa untuk semua organisme, namun jalur evolusi yang ditempuh oleh masing-masing golongan besar organisme (Regnum) juga memiliki kekhususan sendiri-sendiri. Sel-sel prokariota beradaptasi dengan kehidupan uniselular sedangkan sel-sel eukariota beradaptasi untuk hidup saling bekerja sama dalam organisasi yang sangat rapi. Ada empat teori tentang sel, yaitu:

· unit struktural terkecil makhluk hidup (Schleiden & T. Schwann)

· unit fungsional terkecil makhluk hidup (Max Schultze)

· unit pertumbuhan terkecil makhluk hidup (Rudolf Virchow)

· unit hereditas terkecil makhluk hidup (Penemuan akhir abad XIX)

2.2 STRUKTUR DAN FUNGSI ORGANEL SEL PADA HEWAN DAN TUMBUHAN

No	Nama Organel sel	Struktur Organel sel	Fungsi Organel sel
1	Ribosom	Butiran-butiran nukleoprotein yang terbesar pada sitoplasma. Dibedakan menjadi ribosom bebas dan ribosom terikat (RE)	Menyintesis protein - Ribosom bebas, menyintesis protein sitoplasmik - Ribosom terikat, menyintesis protein yang masuk ke dalam RE kemudian diproses menjadi protein struktural
2	Retikulum endoplasma (RE)	Tabung dua lapis yang saling berhubungan menutupi sebagian besar sitoplasma; serta berhubungan dengan membran inti. Dibedakan menjadi RE kasar (ditempeli ribosom) dan RE halus (tidak ditempeli ribosom)	- RE kasar, menyintesis protein (bersama ribosom) dan transfortasi protein ke membran sel atau keluar sel - RE halus, menyintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan detoksifikasi (menetralkan racun)
3	Badan golgi	Kantong pipih bertumpuk	Memproses protein dan molekul lain yang akan dibawa ke membran sel atau ke luar sel, sehingga banyak terdapat sel-sel sekretori (kelenjar)
4	Lisosom	Vesikel (kantong bulat) yang mengandung enzim hidrolitik. Terbentuk dari penutasan vasikel badan golgi	Pencernaan makromolekul secara intraseluler ynag dapat merusak sel-sel asing. Proses yang dilakukannya: Autofagi, menghancurkan organel sel yang sudah tidak berfungsi Autolisis, menghancurkan sel sendiri Eksositosis, transfor enzim keluar
5	Peroksisom	Kantung bulat yang mengandung enzim iksodatif dan katalase	Mengubah hidrogen peroksida H₂O₂menjadi H₂O dan H₂
6	Mitokondria	Bulat panjang (seperti cerutu/kacang) dan mempunyai membran rangkap. Mempunyai bagian-bagian antara lain, membran luar dan membran dalam yang berlekuk-lrkuk membentuk kristal dan matriks	Berperan sebagai respirasi seluler untuk menghasilkan energi yang berupa ATP
7	Sentriom/ sentrosom	Berbentuk seperti bintang dan hanya terdapat pada sel hewan	Sebagai kutub dalam pembelahan sel miosis dan mitosis
8	Plastida	Organel membran rangkap yang mengandung pigmen. Dibedakan menjadi: kloroplas (mengandung klorofil), kromoplas (mengandung karoten), dan leukoplas (yang tidak mengandung pigmen). Pestida hanya terdapat pada tumbuhan	Kloroplas berfungsi dalam fotosintesis Leukoplas berfungsi sebagai cadangan makanan
9	Vakuola	Rongga yang dibatasi oleh membran yang disebut tonoplas yang terdapat hanya pada sel tumbuhan. Pada sel hewan vakuola tidak nampak jelas misalnya, vakuola kontraktil dan vakuola makanan	Mempertahankan tekanan turgor sel (turgiditas) dan menyimpan cadangan makanan dari metabolit sekunder
10	Mikrotubulus	Tabung-tabung halus berasal dari proteion tubulin	Membentuk rangka sel yang mempertahankan bentuk sel serta berkaitan dengan pembentukan sentriol, silia, flagela
11	Mikrofilamen	Seperti mikrotubulin tetapi lebih halus dan tersusun atas protein aktin dan miosin	Berperan sebagai pergerakan sel

2.3 METABOLISME SEL

Metablisme berasal darikata metabole (Yunani) yang berarti berubah, keseluruhan proses kimiawi suatu organisme disebut metabolisme.

Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang terjadi pada setiap sel hidup. Pada metabolisme sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan sel yang berupa cairan. Sedangkan pada sel-sel hidup yang langung berhubungan dengan dunia luar, seperti epitel yang melapisi saluran pernafasan dan kornea pada mata . terdapat sel-sel kelenjar yang menjaga agar sel tetap basah.

Cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri dari:

1. Gas, terutama O₂ dan CO₂

2. Ion anorganik (Na⁺, Cl^-, K⁺, Ca²⁺, HCO₃^-, PO₄³⁺)

3. Zat organik yaitu makan dan vitamin

4. Hormon

Mekanisme pertukaran zat dalam sel bisa dengan cairan ekstrasel berlangsung dengan lima cara, yaitu:

1. Difusi

2. Osmosis

3. Transfor aktif

4. Endositosis

5. Eksositosis

Bahkan dalam cairan sel dapat digunakan sebagai bahan baku gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino yang kemudian disusun menjadi makromolekul sel seperti polisakarida, lipid, protein, dan asam laktat.

Metabolisme digolongkan menjadi dua, yakni proses penyusunan yang disebut dengan anabolisme dan proses pembongkaran yang disebut katabolisme. Kedua macam metabolisme ini bekrja terus menerus dan satu sama lain saling tergantung secara rumit.

Dengan materi dari lingkungan, terjadi penyusunan energi dalam makhluk hidup melalui proses anabolisme. Materi tersebut kemudian dibongkar untuk diubah menjadi energi lain yang diperlukan untuk menjalani aktivitas hidup melalui proses katabolism. Pada beberapa proses, katabolisme terjadi sebagai sumber energi bagi proses anabolisme. Perubahan-perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dapat dipercepat dengan suatu zat yang dinamaan enzim.

Enzim

Enzim adalah biokatalisator, yang artinya dapat mempercepat reaksi-reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Menurut Kuhne, seorang ahli yang sering melalukan penyelidikan tentang fermentasi pada tahun 1878, enzim berasal dari kata in dan zyme yang berarti sesuatu didalam ragi.

Berdasarkan penelitian selanjutnya, diperoleh kesimpulan bahwa enzim suatu protein molekul besar yang bobot molekulnya ribuan. Contoh, enzim katalase memiliki bobot molekul 248.000

Enzim terdiri atas bagian yang berupa protein dan yang lain merupakan bukan protein. Bagian yang merupakan protein biasanya bersifat termolabil atau tidak tanah panas, yang disebut dengan apoenzim. Bagian yang bukan protein addalah bagian yang aktif dan diberi gugus protetik, biasanya berupa logam berupa besi, tembaga seng atau suatu bahan senyawa organik yang mengandung logam. Apoenzim dan gugus protetik merupakan satu kesatuan yang disebut holoenzim.

Ada pula enzim yang bagian apoenzim dan gugus protetiknya tidak bersatu. Bagian gugus protetik yang lepas disebut koenzim, yang bersifat aktif seperti halnya gugus protetik. Contoh koenzim adalah vitamin atau bagian vitamin (B1, B2, B6, niasin dan biotin).

1. Cara kerja enzim

Enim bekerja spesifik, artinya enzim memiliki fungsi khusus. Cara kerja enzim ada dua macam, yaitu:

a. Kunci gembok (key and lock)

Bagian kecil (substrat) yang dapat berikatan dengan sisi aktif. Substrat dimisalkan dengan kunci, karena dapat berikatan dengnan sisi aktif.

b. Induksi pas (induced fit)

Enzim dapat berubah betuk sesuai dengan bentuk substrat.

2. Faktor yang mempengaruhi kerja enzim

a. Temperatur

Temperatur yang terlallu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein. Temperatur yang sangat rendah bisa memperlambat reaksi. Temperatur enzim adalah 30-40 C^o.

b. Perubahan pH

Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim, sehingga menghalangi sisi aktif untuk bergabung dengan substratnya.

c. Konsentrasi enzim dan substrat

Agar reaksi enzim berjalan optimum, maka perbandingan jumla antara enzim dengagn substrat harus sesuai. Semakin banyak enzim maka reaksi semakin cepat.

d. Inhibitor enzim

Jika inhibitor ditambahkan kedalam campuran enzim dan substrat, kecepatan raksi akan turun. Cara kerja inhibitor adalah berikatan dengan enzim membentuk kompleks enzim-inhibotor yang masih mampu atau yang sudah tidak mampu berikatan dengan substrat.

Dua jenis inhibitor:

1) Inhibitor kompetitif

Zat-zat penghambat memiliki struktur yang sama dengan struktur substrat. Substrat maupun zat penghambat bersaing untuk bergabung dengan sisi aktif enzim.

2) Inhibitor nonkompetitif

Substrat sudah tidak lagi dapat untuk bergabung dengan sisi aktif enzim, karena enzim sudah berikatan dengan zat penghambat.

3. Nomenklatur dan klasifikasi enzim.

Enzim diberi nama tamabahan –ase pada nama substrat yang diubah oleh enzim tersebut. Contoh: enzim yang mengubah lemak (lipid) menjadi lipase

Ada pula nama enzim yang tidak diberri tambahan –ase. Contoh: pepsin, tripsin.

Berdasarkan peristiwa yang terjadi didalam suatu reaksi, maka enzim digolongkan menjadi dua, yaitu:

a. Golongan hidrolase

Enzim dengan tambahan air atau adanya air yang merubah suatu substrat menjadi hasil akhir. Contoh karboksilase.

b. Golongan desmolase

Yaitu enzim yang dapat memecahakan ikatan C – C atau C – N. Contoh: katalase.

Katabolisme karbohindrat

Katabolisme disebut juga, karena dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-prose kehidupan. Proses katabolisme yang akan dibahas adalah proses katabolisme karbohidrat didalam sel hidup yaitu, respirasi sel (pembakaran glukosa oleh sel).

Di dalam proses respirasi sel, yang menjadi bahan bakar adalah gula heksosa. Pembakaran tersebut memerlukan oksigen bebas, sehingga reaksi keseluruhan dapat ditulis sebagai berikut:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂6CO₂ + 6H₂O + 675 kkal

1. Tahapan respirasi sel

Pengubahan glukosa menjadi CO₂dan H₂O dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu glikolisis, reaksi antara dekarboksilasi oksidatif / oksidasi piruvat, siklus krebs, dan transpor elektron.

a. Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Sifat-sifat glikolisis:

1) Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob,

2) Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatis, ATP (adenosin trifosfat), dan ADP (adenosin difosfat),

3) ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lain.

Glikolisis berlangsung didalam protoplasma, berikut prosesnya:

1) Fosforilasi glukosa oleh ATP

Penambahan satu fosfat oleh ATP terhadap glukosa meghasilkan glukosa 6-fosfat, dan ATP berubah menjadi ADP, berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase dan ion Mg⁺⁺.

2-3) Penyusunan kembali, diikuti dengan fosforilasi kedua. Hasil dari fosforilasi berupa fruktosa 1,6-bifosfat.

4-5) Glikolisis bermula dari perubahan fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki enam buah atom C menjadi gliseraldehida 3-fosfat (memiliki tiga buah atom C) dan dihidroksiaseton fosfat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase.

6) Oksidasi yang diikuti dengna forfosilasi, menghasilkan dua molekul NADH dan dua molekul BPG, yang masing-masing memiliki satu ikatan fosfat berenergi tinggi. 1,3-bifosfogliseraldehida diubah menjadi asam 1,3-biofosfogliserat dengan bantuan enzim dehidrogenase dan perubahan H₂.

7) Pelepasan fosfat berenergi tinggi oleh molekul ADP menghasilkan dua molekul ATP dan dua molekul 3-fosfogliserat. Dengan bantuan enzim fosfogliserokinase dan ion Mg⁺⁺, asam 1,3- biofosfogliserat (BPG) berubah menjadi 3-fosfoenolgliserat (3PG) karena kehilangan satu fosfat.

8-9) Pelepasan air menghasilkan dua molekul fosfoenol piruvat yang memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi. Asam fosfoenolgliserat (3PG) diubah menjadi asam 2-fosfoenolgliserat (2PG) oleh enzim fosfogliseromutase. Kemudian, enzim enolase dan ion Mg⁺⁺ mengubah asam 2-fosfoenolgliserat (2PG) menjadi fosfoenolgliserat (PEP).

10) Pelepasan fosfat berenergi tinggi oleh dua molekul ADP menghasilkan dua molekul ATP dan duan molekul piruvat. Proses ini dibantu oleh enzim piruvatinase, ion Mg⁺⁺, dan K⁺.

Skema proses glikolisis:

b. Reaksi antara oksidasi piruvat

Glikolisis menghasilkan asam piruvat. Asam piruvat akan dioksidasi dan menghilangkan satu dari tiga karbon dari asam piruvat (karbon hilang dalam bentuk CO₂). Reaksi ini menghasilkan fragmen berkarbon dua yang disebut krlopok asetil dan mengubah NAD⁺ menjadi NADH. Reaksinya kompleks, melibatkan tiga tahap reaksi antara. Di akhir reaksi, kelomok asetil (fragmen berkarbon dua) bergabung dengan kofaktor koenzim A (Ko A) sehingga membentuk senyawa asetil-Ko A. Reaksinya sebagai berikut:

2NAD⁺ 2 NADH + 2H⁺

2C₃ H₄ O₃ + 2KoA

2 piruvat + 2 KoA

2C₃ H₃ O – KoA + 2 CO₂

2 asetil – KoA + CO₂

Reaksi ini menghasilkan molekul NADH yang akan digunakan untuk menghasilkan ATP. Hal yang lebih penting dalam pengurangan NAD⁺ menjadi NADH adalah menghasilkan asetil-KoA.

Mengubahan asam piruvat menjadi asetil-KoA merupakan persimpangan jalan untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil-KoA yang terbentuk kemudian memasuki siklus krebs.

c. Siklus krebs

Siklus krebs berlangsung di matriks mitokandria. Fragmen berkarbon dua asetil-KoAmemasuki siklus, dan dua molekul CO₂ serta delapan elektron dilepaskan kedalam siklus tersebut.

Reaksi 1 : kondensasi

Gugus berkarbon dua, asetil-KoA, bergabung dengan molekul berkarbon empat, oksaloasetat, membentuk molekul berkarbon enam, yaitu sitrat. Reaksi ini tidak dapat balik (irreversible).

Reaksi 2 dan 3 : isomerasi

Supaya reaksi oksidasi dapat berlangsung, gugus hidroksil (-OH) pada sitrat harus diatur embali. Ini terjadi pada dua tahap. Tahap pertama, molekul air dibuang dari satu karbon. Kemudian, air ditambahkan ke karbon yang berbeda . hasilnya gugus –H dan –OH bertukar posisi. Produknya adalah isomer sitrat yang disebut isositrat.

Reaksi 4 : oksidasi pertama

Isositrat mengalami reaksi dekarboksilasi oksidatif. Mula-mula, isositrat dioksidasi, menghasilkan sepasang elektron, dan mengubah NAD⁺ menjadi NADH. Kemudian terjadi dekarboksilasi. Atom karbon membelah membentk CO₂, menghasilkan molekul berkarbon lima, yaitu α-ketoglukarat.

Reaksi 5: oksidasi kedua

α-ketoglutarat dikarboksilasi oleh kompleks mutienzim yang mirip dengan piruvat dehidrogenase. Setelah CO₂terbuang, yang tersisa adalah gugus suksinil yang bergabung dengan koenzim A membentuk sukinil-KoA. Dalam proses tersebut, terjadi reduksi NAD⁺ menjadi NADH dan dihasilkan dua elektron.

Reaksi 6 : fosforilasi

Ikatan antara gugus berkarbon empat suksinil dan KoA adalah ikatan berenergi tinggi. Memlalui reaksi yang mirip dengan yang terjadi pada glikolisis, ikatan ini memisah. Energi yang dilepaskan memicu fosforilasi guanosin difosfat (GDP) menjadi guanosin trifosfat (GTP). GTP siap diubah menjadi ATP. Fragmen berkarbon empat yang terbentuk disebut suksinat.

Reaksi 7 : oksidasi ketiga

Suksinat dioksidasi menjasu fumarat. Yag berperan sebagai penerima elektron adalah flamin adenin dinukleotida (FAD). FAD merupakan bagian dari membran dalam mitokondria. FAD melepaskan elektron dan menjadi FADH₂.

Reaksi 8 dan 9 : pembentukan kembali oksaloasetat

Pada dua raksi terakhir, molekul air ditambah pada fumarat untuk membentuk malat. Malat kemudian teroksidasi menghasilkan oksaloasetat berkarbon empat dan dua elektron sehingga NAD⁺ berubah menjadi NADH. Oksaleasetat dapat bergabung dengan gugus berkarbon dua, asetil-KoA, dan siklus kembali berulang (raven et al. 2005)

Hasil siklus krebs

Siklus krebs menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa, sama dengan yang dihasilkan oleh glikolisis. Siklus krebs juga banyak menghasilkan elektron yang dapat diberikan ke rantai transfor elektron untuk menyintesis banyak ATP.

d. Transfor elektron

Transfor elektron terjadi didaam membran dalam mitokondria. Hidrogen dalam siklus krebs yang tergabung dalam FADH₂ dan NADH, diubah menjadi elektron dan proton. Sebagai pembawa elektron adalah sejenis protein dan gugus yang dapat berikatan dengan protein. Golongan ini mencakup NAD, FAD (yang terikat dengan NADH dehidrogenase), ubikuinon, dan protein sitokrom.

Pada sistem ini oksigen adalah akseptor elektron yang terakhir. Seteah menerima elektron, O₂ akan berreaksi dengan H⁺ membentuk H₂O.

ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebanyak 38 ATP.

Glikolisis oksidasi : 2 NADH = 6 ATP 2 ATP

Asam piruvat : 2 NADH = 6 ATP -

Siklus krebs : 6 NADH = 18 ATP 2 ATP

2 FADH₂ = 4 ATP -

Jumlah = 34 ATP 4 ATP

Hasil akhir respirasi seluler yang mengoksidasi 1 mol glukosa adalah 36 ATP. 1 mol glukosa melepaskan energi sebesar 686 Kkal. Setiap mol ATP membebaskan 7,3 kkal, efesien respirasi adalah x 100 % = 40,43 %. Sisa energi hilang sebagai panas. Sebagian panas ini digunakan untuk mempertahankan suhu tubuh kita hingga relatif tetap, yaitu 37^oC, sedangkan sisa panas lainnya dibuang melalui keringat dan mekanisme pendinginan lainnya.

2. Respirasi aerob dan respirasi anaerob

Respirasi aerob adalah suatu proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara. Respirasi anaerob disebut juga proses fermentasi atau respirasi intramolekul.

a. Asam piruvat dalam respirasi aerob

Pembongkaran secara sempurna terjadi pada oksidasi asam piruvat dalam respirasi aerob. Dari proses ini dihasilkan CO₂ dan H₂O serta 38 ATP. Seorang ahli biokimia inggris telah melakukan penyelidikan proses ini dan menunjukkannya dalam satu ikhtisar yang dikenal dengan siklus krebs.

b. Asam piruvat dalam respirasi anaerob

Asam piruvat daam respirasi anaerob (intramolekul) dapat mengalami perubahan menjadi etanol ataupun asam laktat.

c. Fermentasi alkohol dan fermentasi cuka

Faktor pembeda	Fermentasi
Faktor pembeda	alkohol	cuka
Keperluan O₂	Tanpa O₂bebas	Memerlukan O₂ bebas
Mikroorganisme	Saccharomyces	Bakteri asam cuka
Bahan dasar	C₆H₁₂O₆ (gula)	C₂H₅OH (alkohol)
Hasil	Alkohol dan CO₂	Asam cuka dan H₂O
Reaksi kimia	Fermentasi alkohol: C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH + 2CO₂ + 28 K	Fermentasi cuka: C₂H₅OH CH₃COOH + H₂O + 15 kal Tepatnya: C₂H₅OH + O₂CH₃COOH + H₂O+ 15 kal

Anabolisme karbohidrat

1. Tahap-tahap fotosintesis

Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (air, karbon dioksida) dengan pertolongan energi cahaya. Fotosintesis dilakukan oleh tumbuhan dan makhluk hidup yang mempunyai klorofil yang dibantu oleh cahaya matahari. Komponen-komponen yang diperlukan dalam fotosintesis adalah: CO₂, H₂O, cahaya dan klorofil. Karbon dioksida diambil dari udara, H₂O diambil dari tanah. Adapun persamaan reaksi fotosintesis yang terjadi di alam dituliskan sebagai berikut:

6CO₂+ 12H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6O₂

a. Reaksi terang (tergantung pada cahaya)

Reaksi terang terjadi pada tilakoid dan merupakan langkah-langkah fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi. Reaksi terang juga menghasilkan ATP dengan memberi tenaga bagi penambahan gugus fosfat pada ADP, suatu proses yang disebut fotofosforilasi. Dengan demikian, energi cahaya mula-mula diubah menjadi energi kimiawi dalam bentuk dua senyawa yaitu NADPH, sumber dari elektron berenergi (“tenaga pereduksi”), dan ATP, energi peredaran sel yang berguna.

Reaksi terang tidak menghasilkan gula.

b. Reaksi gelap (tidak bergantung pada cahaya)

reaksi gelap terjadi pada kloroplas. Reaksi gelap merupakan penyusunan CO₂ oleh H₂ yang dibawa oleh NADP tersebut. Dalam peristiwa ini, penyusutan CO₂ tidak membutuhkan cahaya.

2. Kemosintesis

Kemosintesis adalah proses organisme tertentu digunakan untuk menghasilkan energi, mirip dengan fotosintesis, tetapi tanpa pemanfaatan sinar matahari. Energinya berasal dari oksidasi (pembakaran) dari bahan kimia yang merembes naik dari kerak bumi. Organisme yang menggunakan kemosintesis terdapat pada semua bakteri yang memproduksi karbohidrat dan molekul organik lainnya dari oksidasi sulfat atau amonia. Hidrogen yang mereka gunakan berasal dari hidrogen sulfit, sedangkan nitrogen berasal dari amonia atau nitrat.

3. Jalur C₃, C₄dan jalu CAM

a. Jalur C₃(jalur daun Calvin-Benson)

Pada tumbuhan C₃, hasil reaksi pengikatan CO₂ atau fotosintesisnya berupa senyawa organik dengan tiga atom C atau C₃

b. Jalur CAM (Crassulacean Acid Metabolism)

Tumbuhan tipe ini hdup didaerah kering atau epitif, daunnya berdaging atau sukulen. Hasil awal dari fotosintesisnya senyawa CO₂ sama seperti dengan tumbuhan C₄.

c. Jalur C₄(jalur Hatch-Slack)

Pada tumbuhan C₄ misalnya, jagung. Hasil fotosintesisnya berupa senyawa organik dengan 4 atom C.

4. Jalur C₂ (jalur glikolat)

Jalur C₂ adalah peristiwa pembebasan CO₂ pada tumbuhan hijau, yang terjadi di saat intensitas cahaya matahari relatif tinggi.

Keterkaitan proses katabolisme dan anabolisme

1. Faktor yang berpengaruh pada katabolisme dan anabolisme

faktor	Pengaruh pada laju
faktor	katabolisme	anabolisme
a. Luar Cahaya	Mempercepat (pada batas optimal)	Mempercepat (pada batas optimal)
Suhu	Mempercepat (pada rentang 0^oC – 45^oC)	Diatas batas optimum menurunkan, karena merusak enzim. Rentang suhu optimum 0 – 45^oC, menurun ± 35^oC
CO₂	Menurunkan laju respirasi	Meningkatkan pada kadar optimal
O₂	Mempercepat	Menghambat
H₂O	Menurunkan	Berpengaruh tidak langsung
Unsur/senyawa kimia	Dalam jumlah sedikit meningkatkan dan dalam jumlah yang banyak menurunkan, karena menhambat reaksi enzim	Kekurangan unsur N menghambat sintesis klorofil, sehingga menurunkan laju anabolisme
Luka	Meningkatkan, hingga terjadinya kalus dibagian luka
Mekanis	Perangsangan mekanis meningkatkan laju katabolisme, asal tidak berulang-ulang
b. dalam	a. substrat respirasi mempercepat laju katabolisme b.laju katabolisme dipengaruhi oleh kuantitas dan kualitas protoplasma	Laju anabolisme dipengaruhi oleh: a. klorofil b. membuka tutup stomata c. anatomi daun d. morfologi daun (kasar halusnya, tebal tipisnya) e. hambatan pada transportasi hasil fotosintesis, menghambat laju anabolisme

2. Energi dalam proses katabolisme dan anabolisme

Menurut hukum I termodinamika, jumklah energi yang dibutuhkan untuk membentuk 1 grol gula sama dengan energi yang dihasilkan dari proses pembakaran 1 grol gula pula, yaitu ± 675 kalori.

Dalam katabolisme gula dihasilkan 38 ATP (380 kalori). Jadi, sebanyak ± 55% energi dimanfaatkan untuk proses metabolisme, sedangkan sisanya berubah menjadi energi panas.

Dalam proses anabolisme (fotosintesis), energi yang jatuh pada daun kira-kira hanya 2% saja yang dimanfaatkan. Meskipun hasil dari percobaan setiap 1 m²luas daun dapat menyerap ± 200 kalori perjam, namun sebagian dari energi yang diterima tumbuhan digunakan untuk penguapan, atau dipancarkan kembali, atau keperluan-keperluan yang lainnya

Keterkaitan metabolisme, karbohidrat, lemak dan protein

1. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan bahan makanan bagi kita, ada pula karbohidrat yang dapat kita makan atau tidak berfungsi sebagai makanan. Hasil metabolisme karbohidrat antara lain glukosa yang terdapat dalam darah, sedangkan glikogen adalah karbohidrat yang disintesis dalam hati dan digunakan oleh sel-sel pada jaringan otot sebagai sumber energi.

Golongan karbohidrat:

a. Monosakarida

b. Glukosa

c. Fruktosa

d. Galaktosa

e. Pentosa

f. Oligosakarida

g. Sukrosa

h. Laktosa

i. Maltosa

j. Rafinosa

k. Stakiosa

l. Polisakarida

m. Amilum

n. Dekstrin

o. Selulosa

p. mukopolisakarida

2. Lemak

a. Asam lemak

Asam lemak dibangun dari penambahan berulang dari senyawa karbon dua atau C₂ yaitu malonil-KoAyang berasal dari asetil-KoA. Sintesis asam lemak bukan berarti kebalikan dari jalur pengraian asam lemak, artinya pembentukan asam lemak sebagian besar berlangsung melalui jalur metabolik lain, walaupun ada sebagian asam lemak yang dihasilkanmelalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dalam mitokondria.

b. Gliserol

Gliserol dibentuk dari senyawa antara proses glikolisis, yaitu dehidroksida aseton fosfat yang diubah menjadi senyawa gliserol fosfat

c. Pembentukan lemak

Pembentukan lemak terjadi ketika sintesis lemak, yaitu pembentukan gliserol, sintesis asam lemak

3. Protein

a. Asam amino

Asam amino sensial, yaitu asam amino yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh. Asam amino yang termasuk golongan adalah arginin, hisditin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalin, treonin, triptopan, dan valin.

Asam amino nonesensial, yaitu asam amino yang dapat dibentuk oleh tubuh melalui senyawa antara proses respirasi. Asam amino yang termasuk ke dalam golongan ini adalah alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glisin, prolin, serin dan tirosin

b. Peranan protein

Protein merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida (ikatan yang menghubungkan antara gugus amino dari satu asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino).

4. Keterkaitan metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak

Secara garis besar, metabolisme karobohidrat adalam seperti berikut ini:

a. Glukosa piruvat asetil-KoA siklus krebs energi + CO₂ + H₂O

b. Gliserol memasuki jalur metabolisme dan piruvat (gliserol piruvat memasuki jalur metabolisme karbohidrat).

c. Asam lemak mengalami beta oksdasimenjadi unit-unit yang terdiri atas dua karbon. Tiap unit dua karbon mengikat satu molekul KoA menjadi molekul asetil-KoA yang dapat masuk ke jalur metabolisme karbohidrat.

Gliserol dapat berubah menjadi glukosa atau piruvat, tergantung kebutuhan sel akan energi. Demikian pula asetil-KoA yng berasal dari beta oksidasi akan dirakit kembali menjadi komponen lemak. Karbohidrat pun jika berlebih akan diubah menjadi lemak yang disimpan dijaringan lemak tubuh dibawah kulit.

5. Keterkaitan metabolisme karbohidrat dengan metabolisme protein

Protein tubuh berada dalam keadaan dinamis, yang secara bergantian dirombak dan dirakit kembali. Suatu molekul asam amino terdiri dari gugus karboksil (-COOH) dan gugus amino (-NH₂). Asam amino paling sederhana adalah glisin (CH₂ (NH₂) COOH). Jika kita memperhatikan contoh ini, maka jumlah atom-atom C dan H lebih banyak dibandingkan dengan degan atom O dan N. Atoh C, H, O merupakan penyusun 85% dari bobot suatu asam amino. Ini berarti dalam sintesis asam amino harus ada karbohidrat.

Protein merupakan sumber energi sesudah karbohidrat dan lemak. Artinya, tubuh akna membongkar protein apabila didalam tubuh sudah tidak ada lagi karbohidrat dan lemak. Misalnya waktu bekerja berat atu waktu kelaparan yang sangat.

Tubuh makhluk hidup menjalankan semua proses secara efisien sehingga senyawa antara yang tidak berlanjut ke tahapan berikutnya akan disintesis menjadi senyawa lain. Asam amino mengalami katabolisme melalui tiga cara, yaitu:

a. Asam amino glukogenik diubah menjadi piruvat. Asam piruvat kemudian akan memasuki jalur karbohidrat.

b. Asam amino ketogenik diubah menjadi asetil-KoA yang dapat memasuki jalur metabolisme karbohidrat.

c. Asam amino ang bukan glikogenik dan bukan ketogenik, misalnya asam glutamat, dideaminasi dan langsung memasuki siklus krebs.

Melalui ketiga cara tersebut, akhirnya asam amino (protein) juga dapat menghasilkan energi dalam bentuk ATP, karbondioksida, dan air, seperti halnya karbohidrat.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Makalah ini dapat disimpulkan bahwa di dalam tubuh makhluk hidup terdapat banyak sel dan sel tersebut bekerja untuk kelangsungan hidup makhluk hidup. Sel selalu melakukan metabolisme dalam tubuh makhluk hidup dengan dua cara yaitu cara katabolisme dan anabolisme. Sel juga memiliki fungsi dan struktur tersendiri.

3.2 Saran

Sekian penulisan tentang makalah fungsi dan struktur organel sel tumbuhan dan hewan serta metabolisme sel. Diharapkan makalah kelompok selanjutnya lebih baik dari ini dan lebih terperinci lagi.

DAFAR PUSTAKA

Campbell, Reece, Mitchell. 2000 biology. Jakarta: Erlangga

Poedjiadi, Anna. 2009 dasar-dasar biokimia. Jakarta: UI-Press