Biologi SMA

Katabolisme merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana dengan menghasilkan energi. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, penguraian zat untuk menghasilkan energi pada organisme dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut :

1. Respirasi seluler/aerob 

Proses ini menggunakan bahan berupa senyawa hidrokarbon dan memerlukan oksigen. Secara umum keseluruhan proses berlangsung sebagai berikut :

Senyawa organik + Oksigen -> Karbon dioksida + Air + Energi

2. Fermentasi atau respirasi anaerob

Merupakan proses pemecahan molekul substrat di dalam tubuh organisme tanpa oksigen.

Bagaimana Proses Katabolisme Protein?

Setelah tahu ada dua cara bagaimana proses katabolisme terjadi, hal tersebut juga berlaku untuk zat-zat lain. Jadi katabolisme dapat terjadi pada katabolisme protein, katabolisme karbohidrat, katabolisme lemak, dan lain sebagainya.

Mari kita bahas terlebih dahulu katabolisme lewat respirasi aerob (respirasi seluler) sebelum beranjak ke respirasi anaerob.

Respirasi Aerob (Respirasi Seluler)

Respirasi merupakan salah satu contoh katabolisme, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Zat sumber energi dalam tubuh organisme terdiri atas zat-zat organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, asam amino, dan lain-lain.

Dari proses kimia yang memerlukan oksigen tersebut, zat-zat organik diuraikan menjadi karbon dioksida dan air dengan membebaskan sejumlah energi. Jika zat sumber energinya adalah glukosa, reaksi kimia respirasi tersebut dapat disederhanakan sebagai berikut :

C6H12O6 + 6H2O –> 6H2O + 6CO2 + ENERGI

Secara sederhana, reaksi tersebut dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu : glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron

Yuk kita bahas satu persatu mulai dari glikolisis!

Glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang memiliki 3 atom C. Proses ini berlangsung dalam sitosol (sitoplasma sel).

Dalam jalur glikolisis terdapat sepuluh proses reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut. 10 proses reaksi yang berlangsung dapat dibagi menjadi dua fase. Rangkaian proses reaksi pertama sampai dengan kelima merupakan fase investasi energi dan lima proses reaksi berikutnya termasuk fase pembebasan energi yang termasuk dalam katabolisme juga.

Secara sederhana proses glikolisis adalah sebagai berikut :

1. Pemindahan gugus fosfat dari ATP ke atom karbon nomor 6 dari glukosa dengan bantuan enzim heksokinase, sehingga terbentuk senyawa glukosa 6 fosfat. Senyawa ini memperoleh energi bebas yang dilepaskan oleh lepasnya gugus fosfat dari ATP.
2. Glukosa 6 fosfat dikatalisis oleh enzim fosfoglukose isomerase menjadi senyawa fruktosa 6 fosfat. ATP lainnya memindahkan gugus P kedua kalinya kepada atom karbon nomor 1, dengan bantuan enzim fosfofruktokinase, sehingga dihasilkan senyawa fruktosa 1.6 bifosfat. Penambahan gugus fosfat pada senyawa fruktosa 6 fosfat berarti menambah kandungan energinya.
3. Pemecahan secara enzimatik dari fruktosa 1.6 bifosfat menjadi 2 senyawa beratom C tiga buah dengan bantuan enzim adolase, yaitu di-hidroksiasetonfosfat dan 3-fosfogliseraldehid atau PGAL.

Proses glikolisis menghasilkan 3 senyawa penting, yaitu 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi, dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

Dalam glikolisis ini, setiap molekul glukosa sebenarnya akan menghasilkan empat molekul ATP, tetapi dua molekul ATP yang terbentuk digunakan untuk beberapa reaksi kimia yang bersifat energonik.

Daur Krebs

Daur krebs melengkapi oksidasi penghasil energi dari molekul organik. Glikolisis membebaskan energi kurang dari seperempat bagian yang terkandung dalam glukosa. Sebagian besar energi masih tersimpan dalam dua molekul piruvat.

Apabila reaksi terjadi dengan ketersediaan oksigen yang cukup maka piruvat akan masuk ke dalam siklus Krebs di dalam matriks mitokondria. Sebelum masuk ke daur Krebs, piruvat diubah menjadi suatu asetil-koenzim A atau Asetil KoA melalui reaksi transisi dalam matriks yang disebut dekarboksilasi oksidatif.

Dekarboksilasi inilah yang menghubungkan antara glikolisis dengan daur krebs yang memiliki tiga tahap.

Transpor Elektron

Sistem transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron merupakan rangkaian reaksi yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Reaksi ini diawali saat NADH dan FADH memberikan ion H+ dan elektron pada sistem transport.

Hipotesis transpor elektron ini dikemukakan oleh Peter Mitchell. Rangkaian reaksi transpor elektron ini sangat kompleks, tapi molekul yang berperan adalah NADH dan FAD. Selain itu molekul lain yang ikut berperan adalah oksigen, senyawa Q (Ubiquinone), enzim-enzim sitokrom b, sitokrom C, dan sitokrom a.

Semoga bahasan tentang katabolisme ini bisa dimengerti dan bermanfaat bagi temanBio ya!

Seperti yang telah kita ketahui, enzim merupakan senyawa organik yang tersusun atas protein yang berfungsi sebagai biokatalisator. Apa itu biokatalisator? Biokatalisator adalah senyawa yang dapat membantu mengubah laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi.

Setelah melakukan percobaan Uji Enzim Katalase pada Esktrak Hati Ayam, tentu temanBio sudah lebih memahami bukan bagaimana cara kerja enzim? Yuk, kita sesuaikan dengan teori kerja enzim yang sudah ada.

Sebelum membahas tentang teori kerja enzim, kita perlu mengetahui terlebih dahulu tentang struktur enzim.

Struktur Enzim

Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri dari komponen yang disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang non protein. Gugus prostetik dibedakan menjadi kofaktor dan koenzim. Gugus prostetik dibedakan menjadi kofaktor dan koenzim. Kemudian Apoenzim dan gugus prostetik yang bersatu disebut holoenzim.

Kofaktor adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, K+, Fe2+, atau ion logam lainnya.

Koenzim adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul organik non protein yang memiliki ikatan lemah dengan enzim. Koenzim mempunyai peranan yang terkait dengan sifat katalisis enzim. Umumnya koenzim berupa vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) dan FAD (Flavin Adenine Dinucleotide).

Teori Kerja Enzim

Setelah mengetahui bagaimana strukturnya, kita akan lebih mudah mengetahui bagaimana teori kerja enzim itu sendiri.

Enzim memiliki sisi yang berfungsi sebagai katalis, yang juga disebut sebagai sisi aktif. Pada sisi aktif terdapat gugus prostetik yang diduga mampu mengkatalisis reaksi. Sisi aktif ini mempunyai bentuk yang spesifik. Hanya substrat yang memiliki bentuk yang sesuai dengan sisi aktif ini dan membentuk ikatan enzim-substrat. Setelah terbentuk ikatan enzim-substrat maka akan memungkinkan terjadi reaksi katalis.

Ada dua teori kerja enzim yang menjelaskan bagaimana cara kerjanya yaitu teori kunci-gembok (lock and key hypothesis) dari Emil Fischer dan teori ketepatan induksi (induced fit) dari Daniel Koshland.

1. Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory)

Menurut teori ini, terjadinya reaksi substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif dari enzim. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif yang berperan sebagai gembok sehingga terjadi kompleks enzim-substrat.

Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula.

Berdasarkan sifat reaksinya, teori kerja enzim dibedakan menjadi tiga macam. Yaitu reaksi sintetis, reaksi reduksi, dan reaksi analisis atau degradasi.

2. Teori Kerja Enzim Ketepatan Induksi (Induced Fit Theory)

Menurut teori ini, reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif (active site) idari enzim, sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi.

Suatu enzim dapat bekerja aktif apabila bagian aktif enzim (apoenzim) berikatan dengan substrat sehingga terbentuk enzim-substrat. Setelah terbentuk zat baru, enzim akan melepaskan diri dari kompleks enzim-substrat.

Ketika kita mengetahui bagaimana teori kerja enzim, teman-teman perlu tahu juga informasi : Apa yang terjadi jika terjadi Malfungsi Enzim sehingga dapat menyebabkan Fenilketonuria?

Jadi, Fenilketonuria adalah kelainan genetika langka yang muncul sejak lahir. Kondisi ini akan menyebabkan tubuh tidak bisa mengkatalisis fenilalanin.

Fenilalanin adalah asam amino yang dibutuhkan tubuh untuk membantu pembentukan protein. Jika tubuh tidak bisa memproses fenilalanin, substansi tersebut akan menumpuk dalam darah dan otak. Kadar fenilalanin yang tinggi akan menyebabkan kerusakan permanen pada otak, gangguan saraf seperti tremor atau kejang dan ukuran kepala kecil sehingga terlihat tidak wajar.

Fenilketonuria merupakan penyakit yang muncul akibat mutasi genetika. Mutasi tersebut kemudian membuat gen fenilalanin hidroksilase tidak memproduksi enzim pengurai fenilalanin dalam tubuh pengidap. Langkah utama dalam menangani kondisi ini adalah dengan menerapkan pola makan yang rendah protein. Disarankan untuk menghindari bahan makanan yang kaya protein seperti telur, produk susu, ikan serta semua jenis daging. Jenis bahan lain pun harus senantiasa dipilih dan ditakar dengan cermat, termasuk sayur dan buah (alodokter.com).

Mudah-mudahan artikel mengenai teori kerja enzim ini bermanfaat ya 🙂

 

Keterangan gelembung bisa diisi :

– = tidak ada gelembung

+ = sedikit gelembung

++ = gelembung sedang

+++ = banyak gelembung

Keterangan nyala atau tidak nyala pada lidi api :

+++ = menyala terang

++ = menyala sedang

+ = redup

– = tidak menyala

Lalu jawab pertanyaan di bawah ini untuk melengkapi laporan praktikum enzim katalase :

1. Pada perlakuan manakah pembentukan gelembung gas yang paling banyak? Mengapa demikian?
2. Gas apakah yang terbentuk dari reaksi tersebut di atas?
3. Apakah peranan enzim katalase?
4. Faktor apakah yang memengaruhi kerja enzim katalase? Jelaskan berdasarkan hasil percobaan.

Nanti kita akan tahu faktor yang memengaruhi kerja enzim katalase dan bagaimana enzim ini bekerja kalau teman-teman sudah melakukan uji enzim katalase pada hati ayam seperti di atas. Tuntaskan, lalu saya akan bahas bagaimana sifat dan kerja enzim dalam artikel selanjutnya.

Semoga uji enzim katalase ini bisa bermanfaat ya. Selamat belajar!

Kali ini kita akan melakukan percobaan perkecambahan dan pengamatan struktur biji dengan tujuan untuk mengamati struktur biji, perbedaan hipograf dan epigeal serta perkecambahannya. Berikut contoh rancangan percobaan pertumbuhan

Percobaan Perkecambahan dan Pengamatan Struktur Biji

TemanBio bisa siapkan alat dan bahan sebagai berikut :

1. Biji kacang hijau 10 butir
2. Biji jagung 10 butir
3. Kapas
4. Gelas Plastik 4 buah
5. Kertas/Plastik
6. Karet Gelang

Cara Kerjanya sebagai berikut :

1. Dua gelas plastik diberi kapas (beri label A dan B). Gelas A diisi biji kacang hijau/kedelai dan gelas B diisi jagung (perangkat I).
2. Dua gelas plastik diberi kapas basah setebal 1 cm (beri label C dan D). Gelas C diisi kacang hijau/kedelai, gelas D diisi biji jagung (perangkat II).
3. Tutup perangkat tersebut dengan kertas atau plastik yang diberi lubang-lubang kecil. Ikat dengan karet/benang agar tutup tidak lepas.
4. Letakkan di tempat yang tidak terkena sinar matahari secara langsung.
5. Lakukan pengamatan terhadap biji kacang hijau dan biji jagung pada masing-masing perangkat selama 7 hari. Catat pertambahan panjang dan bertambahnya daun.
6. Pada hari kedua dan ketiga, ambil satu biji kacang dan jagung masing-masing satu yang telah tumbuh. Lalu amati bentuk dan struktur biji kacang tersebut. Gunakan lup agar lebih jelas dan gambarlah hasil pengamatan temanBio secara lengkap dengan keterangannya.
7. Masukkan data yang diperoleh ke dalam tabel pengamatan dan buatlah laporan hasil pengamatannya.

Percobaan Perkecambahan dan Pengamatan Struktur Biji tersebut di atas bisa dilakukan selama PJJ lho. Mudah untuk mendapatkan bahannya. Kelasbiologi membantu temanBio sekalian untuk dapat memahami bagaimana struktur biji dalam proses perkecambahan.

Nantinya akan didapatkan hasil bagaimana perkecambahan hipogeal pada tumbuhan monokotil dan perkecambahan epigeal pada tumbuhan dikotil.

Setelah melakukan pengamatan, coba kita jawab pertanyaan di bawah ini untuk mengetahui sejauh mana temanBio bisa memahami konsep Percobaan Perkecambahan dan Pengamatan Struktur Biji.

Pertanyaan : 

1. Mengapa biji kacang hijau pada perangkat I tetap utuh dan tidak ada perubahan?
2. Bagaimana keadaan biji kacang hijau dan jagung pada perangkat II? Mengapa demikian?
3. Bagian mana dari biji itu yang tumbuh? Amati struktur biji kedelai/kacang hijau dan biji jagung ketika mulai berkecambah!
4. Jelaskan perbedaan struktur biji dikotil (kedelai/kacang hijau dan biji jagung ketika mulai berkecambah!
5. Jelaskan perbedaan struktur biji dikotil dengan monokotil!
6. Faktor apa saja yang memengaruhi perkecambahan?
7. Jelaskan tahap perkecambahan.

Untuk pembahasan dari pertanyaan tersebut di atas, hendaknya temanBio sudah menyelesaikan terlebih dahulu percobaannya ya. Sehingga akan didapatkan hasil yang akurat dan bisa diambil kesimpulannya.

Pembahasan :

1. Perangkat I tidak mengalami proses perkecambahan dengan baik karena kapas tidak mengandung air. Hal ini membuktikan bahwa pada percobaan perkecambahan, kita memerlukan faktor lingkungan dan juga keadaan biji untuk mendukung suatu perkecambahan. Faktor lingkungan tersebut seperti ketersediaan air yang cukup, suhu yang sesuai dan ketersediaan oksigen.
2. Keadaan biji kacang hijau dan jagung pada perangkat II bisa tumbuh karena ada faktor lingkungan yang mendukung terjadinya perkecambahan. Selengkapnya temanBio bisa membacanya di sini.
3. Bagian dari biji yang tumbuh adalah bagian radikula. Adapun struktur biji kedelai dan jagung ketika tumbuh nampak berbeda.

Pertumbuhan kacang hijau melengkung seperti kail dan akan tumbuh mendorong kotiledon ke permukaan tanah. Akibat dari rangsangan cahaya (meskipun tidak terkena secara langsung) hipokotil akan tumbuh tegak mengangkat kotiledon dan epikotil.

Selanjutnya dari epikotil akan muncul kuncup daun pertama (plumula) yang berbeda dengan kotiledon. Daun ini akan melebar, berwarna hijau, dan mulai berfotosintesis untuk memproduksi makanan. Kotiledon yang cadangan makanannya telah habis untuk pertumbuhan, akan menyusut dan akhirnya jatuh ke tanah.

Adapun jagung pertumbuhan epikotilnya memanjang dan akan menyebabkan plumula menembus ke luar dari kulit biji dan muncul ke atas permukaan tanah. Lalu kotiledonnya tetap berada di dalam tanah.

Untuk pembahasan nomor 4 dan seterusnya, yuk temanBio temukan sendiri dengan memahami bagaimana prinsip pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dalam situs ini.

Diskusikan juga pertanyaan berikut dan sampaikan hasilnya pada guru temanBio masing-masing yuk!

• Apakah persamaan dan perbedaan struktur kecambah dengan struktur tumbuhan dewasa?
• Sebutkan contoh tumbuhan dengan tipe perkecambahan epigeal dan hipogeal masing-masing tiga!

Selamat mencoba dan selamat belajar ya!

Perbedaan anabolisme dan katabolisme seringkali muncul di pertanyaan-pertanyaan yang diujikan di sekolah maupun perguruan tinggi. Secara sederhana, perbedaan anabolisme dan katabolisme berdasarkan sifat reaksi biokimia metabolisme memang dibedakan menjadi dua. Anabolisme adalah reaksi biokimia yang menyusun (sintetis) dan katabolisme adalah reaksi biokimia yang menguraikannya (analisis).

Sebelum itu kita harus pahami dulu nih bagaimana mekanisme metabolisme sel dalam tubuh makhluk hidup. Yuk simak sampai habis ya biar pinter.

Metabolisme Sel : Perbedaan Anabolisme dan Katabolisme

Sebagai unit struktural dan fungsional makhluk hidup, sel memiliki fungsi untuk mendukung fungsi hidup suatu organisme. Salah satu fungsi sel yang mendukung fungsi hidup yang lain adalah metabolisme.

Metabolisme adalah keseluruhan reaksi biokimia beserta perubahan energi yang menyertainya dan berlangsung dalam sel tubuh organisme. Untuk menjaga agar proses hidup senantiasa terpelihara dengan baik, reaksi biokimia di dalam sel berlangsung cepat. Untuk menjaga laju reaksi biokimia di dalam sel, diperlukan suatu zat aktif yang penting untuk membantu perubahan reaksi biokimia.

Zat aktif tersebut dinamakan enzim. Jadi, metabolisme akan berlangsung apabila tersedia materi atau zat yang bereaksi. Ada sumber energi, serta adanya zat aktif, yaitu enzim.

Berikut macam-macam senyawa yang berperan penting dalam metabolisme sehingga kita bisa mengetahui secara komprehensif perbedaan anabolisme dan katabolisme.

1. Adenosin Trifosfat

Adenosin Trifosfat (ATP) adalah molekul nukleotida berenergi tinggi yang tersusun atas gula pentosa, basa nitrogen adenin dan mengikuti tiga gugus fosfat yang disebut trifosfat. Kandungan energi tinggi ini terdapat pada ikatan antara gugus fosfat 1 dan 2 serta gugus fosfat 2 dan 3. Jika terjadi reaksi hidrolisis terhadap itakan fosfat tersebut, akan dibebaskan banyak energi.

Ikatan gugus fosfat 2 dan 3 bersifat labil, artinya mudah lepas ya temanBio. Nah, jika ikatan gugus fosfat 2 dan 3 lepas maka akan dibebaskan energinya dan dihasilkan senyawa dengan dua gugus fosfat yang disebut ADP (Adenosin Difosfat). Jika ikatan gugus fosfat 1 dan  2 lepas, akan dibebaskan energi dan dihasilkan senyawa dengan mengikat satu gugus yang disebut AMP (Adenosin Monofosfat).

ATP ini dibentuk baik pada saat anabolisme (fotosintesis) dan pada proses katabolisme (respirasi).

2. Enzim

Secara umum enzim dapat diartikan sebagai senyawa organik yang tersusun atas protein yang berfungsi sebagai biokatalisator. 

Apa itu biokatalisator? Biokatalisator dalam perannya untuk mengetahui perbedaan anabolisme dan katabolisme, adalah senyawa yang dapat membantu mengubah laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi. Keren kan? Enzim ini disintetis dalam sel hidup, namun aktivitasnya tidak selalu di dalam sel.

Enzim yang bekerja di dalam sel disebut enzim intraseluler. Biasanya enzim-enzim intraseluler ini berfungsi untuk mengkatalis senyawa-senyawa yang membahayakan di dalam sel. Contohnya enzim katalase. Enzim ini banyak ditemukan di dalam jaringan sel-sel hati. Berfungsi untuk menghidrolisis H2O2 (hidrogen peroksida).

Sedangkan enzim yang dibuat suatu sel dan fungsinya di luar sel disebut enzim ekstraseluler. Contohnya pada enzim pencernaan. Reaksi kimia dalam tubuh organisme yang dikendalikan  enzim antara lain proses pencernaan, kontraksi otot, respirasi, fotosintesis dan fiksasi nitrogen.

Bagaimana struktur enzim dan untuk lebih memahaminya kita akan bahas di pembahasan berikutnya ya. Begitu juga untuk mengenal lebih mendalam tentang bagaimana perbedaan anabolisme dan katabolisme itu sendiri.

Untuk memahami tentang metabolisme secara umum dan juga fungsi enzim-enzim secara umum seperti di atas, yuk share di kolom komentar jenis makanan apa nih kira-kira yang paling baik untuk menjaga metabolisme tubuh? Apa kaitannya dengan perbedaan anabolisme dan katabolisme? Saya tunggu jawaban kalian ya!