redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Komponen Enzim

Gambar struktur tersier enzim amilase

Sudah sampai mana Sobat Pintar tahu tentang Metabolisme? Yuk kita belajar bersama!

Kalian pasti sudah sering mendengar kata metabolisme, Metabolisme merupakan rangkaian proses di dalam sel makhluk hidup yang melibatkan reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan atau dihasilkan bahan-bahan tertentu seperti unsur, molekul, senyawa, atau energi.

Berdasarkan proses dan hasilnya, metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu  katabolisme dan  anabolisme. Sebelum Sobat mempelajari dua jenis metabolisme, kalian perlu tahu tentang enzim terlebih dahulu.

Enzim merupakan senyawa organik yang berbahan dasar protein untuk menjalankan proses biokimia dalam sistem hayati. Dengan demikian, reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh, baik anabolisme maupun katabolisme selalu melibatkan  enzim

Komponen Enzim

Sebagian besar enzim tersusun oleh dua bagian, yaitu bagian yang berupa protein, disebut apoenzim dan bagian non protein yang disebut kofaktor.

Ada juga beberapa  enzim yang hanya terdiri dari komponen protein saja. Kofaktor dapat berupa molekul anorganik maupun molekul organik. Molekul anorganik berupa mineral seperti ion Fe, ion Zn, dan ion Mn. Molekul organik misalnya NAD+, vitamin B1, B2, B6, niasin, dan biotin.

Kofaktor yang berupa molekul organik disebut koenzim, sedangkan kofaktor yang berupa molekul anorganik disebut gugus prostetik. Apoenzim dan koenzim yang bersatu membentuk  enzim yang lengkap, disebut holoenzim.

Untuk lebih jelasnya, Sobat Pintar bisa lihat di Gambar dibawah ini.


Gambar enzim yang terdiri atas bagian protein (apoenzim) dan bagian non protein (gugus prostetik)

Inhibitor kompetitif dan nonkompetitif

Kerja enzim selama metabolisme tidak selalu berjalan lancar tanpa ada yang menghalanginya. Suatu zat tertentu yang dapat menghalangi kerja  enzim ini disebut inhibitor. Zat-zat penghambat (inhibitor) berupa zat-zat kimia yang dapat menghambat kerja  enzim. Contoh inhibitor enzim adalah garam-garam logam berat seperti air raksa, iodium-asetat, fluorida, sianida, azida, dan karbon monoksida.

Inhibitor kompetitif

Zat penghambat ini mempunyai struktur yang mirip dengan substrat. Oleh karena itu, zat penghambat dan substrat bersaing untuk dapat bergabung dengan  enzim membentuk kompleks enzim-substrat. Selain menghambat ikatan antara enzim dengan substrat, inhibitor dapat menghambat penguraian dan pembentukan senyawa baru.

Gambar Inhibitor kompetitif

Inhibitor non-kompetitif

Pada umumnya, inhibitor ini tidak memiliki struktur yang mirip dengan substrat dan bergabung dengan  enzim pada bagian selain sisi aktif enzim. Jika inhibitor ini bergabung dengan  enzim maka akan mengubah bentuk sisi aktif  enzim.

Dengan demikian, bentuk sisi aktif tidak sesuai  lagi dengan bentuk substrat (ingat model kerja  enzim teori gembok kunci). Contoh inhibitor non-kompetitif adalah pestisida (DDT) dan paration yang menghambat kerja  enzim dalam sistem saraf, serta antibiotik dan penisilin pada sel bakteri.

Gambar Inhibitor non-kompetitif

Selanjutnya, Sobat Pintar perlu mempelajari sifat enzim untuk dapat memanfaatkannya dengan optimal.

Sifat Enzim

Setiap struktur (senyawa maupun molekul tertentu) yang berbeda, selalu mempunyai sifat-sifat khas masing-masing. Sebelumnya, kalian telah mengetahui bahwa  enzim sebagai biokatalisator.

Selama menjalankan fungsinya tersebut, enzim memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

Enzim bekerja secara khusus
Reaksi kimia yang ada di dalam sel banyak sekali, bukan? Kemudian, bagaimana dengan enzim?

Enzim bersifat sangat spesifik, artinya  enzim hanya bekerja pada substrat tertentu saja, tidak dapat untuk sembarang substrat. Enzim tertentu hanya mengkatalis reaksi kimia tertentu pula. Contoh:  enzim ptialin mengkatalis reaksi pengubahan zat tepung menjadi maltosa.

Dengan demikian,  enzim ptialin hanya bekerja pada substrat zat tepung (amilum). Enzim katalase bekerja pada substrat H2O2 (hidrogen peroksida). H2O2 diuraikan oleh katalase menjadi H2 dan O2 (produk).

Enzim dapat bekerja secara bolak balik (reversible)
Sebagian besar reaksi kimia dalam tubuh organisme (biokimia) bersifat  reversibel. Demikian juga kerja  enzim sebagai biokatalisator.

Artinya, enzim dapat mengkatalisis reaksi maju maupun reaksi kebalikannya. Dengan demikian,  enzim tidak mempengaruhi arah suatu reaksi. Enzim dapat membentuk senyawa baru maupun menguraikan suatu senyawa baru tersebut menjadi senyawa lain.

Contoh:  enzim lipase mengubah gliserol dan asam lemak menjadi lemak. Enzim lipase juga dapat mengubah lemak menjadi gliserol dan asam lemak.

Enzim rusak jika terkena panas
Komponen protein penyusun  enzim akan sangat menentukan sifat  enzim. Salah satu sifat dari protein adalah tidak tahan terhadap panas (termolabil). Apoenzim bersifat termolabil. Oleh karena itu,  enzim akan rusak jika terkena panas atau suhu yang tinggi.

Kerusakan enzim akibat suhu tersebut dinamakan denaturasi. Pada suhu di atas 5000C, enzim akan mengalami denaturasi. Enzim yang telah rusak menyebabkan aktivitas atau fungsi  enzim hilang. Denaturasi bersifat irreversibel. Walaupun suhunya diturunkan atau dinormalkan,  enzim yang rusak tidak akan dapat berfungsi kembali. 

Yuk lanjutkan belajar kalian Sobat Pintar supaya lebih paham lagi...

Fungsi Enzim

Pada prinsipnya enzim diaplikasikan untuk meningkatkan efektivitas reaksi baik in vitro maupun in vivo ya Sobat.

Biokatalisator
Enzim berfungsi sebagai katalisator yang berarti enzim berfungsi mempercepat terjadinya reaksi kimia. Enzim yang berperan untuk mempercepat reaksi kimia dalam metabolisme suatu sistem hayati disebut sebagai biokatalisator.

Penurunan energi aktivasi oleh enzim
Reaktan memerlukan  energi (panas) untuk memutus ikatan antar atomnya, sehingga atom-atom tersebut dapat membentuk ikatan baru (produk). Energi bebas yang diperlukan untuk memutuskan ikatan ini disebut  energi aktivasi (EA), sedangkan perbedaan antara  energi bebas produk dengan  energi bebas reaktan disebut delta G.

Reaksi kimia yang dikatalis oleh  enzim, menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan  energi untuk reaksi lebih sedikit dibanding reaksi yang tidak dikatalis oleh  enzim. Oleh karena itu,  enzim berperan penting dalam menurunkan  energi aktivasi untuk memulai suatu reaksi, sehingga reaksi dapat berjalan sangat cepat, efisien, dan tidak menimbulkan suhu yang tinggi.

Lanjut mengerjakan latihan soal yuk Sobat! Untuk lebih memahami karakteristik enzim.

Latihan 1

Jawablah soal di bawah ini!

Berikut ini beberapa pernyataan mengenai enzim.

  1. Sisi aktif enzim bukan bentuk yang baku
  2. Enzim dan substrat akan bergabung bersama membentuk kompleks seperti kunci yang masuk ke gembok
  3. Enzim dapat membengkok atau menekuk pada substrat yang sesuai
  4. Enzim dan substratnya memiliki bentuk yang komplementer
  5. Bentuk sisi aktif enzim akan sesuai dengan sebstratnya setelah diinduksi

Pernyataan yang sesuai dengan teori enzim lock and key ditunjukkan oleh nomor....

A. 1 dan 2

B. 2 dan 4

C. 1, 2, dan 4

D. 1, 3, dan 5

E. 2, 3, dan 4

Latihan 2

Jawablah soal di bawah ini!

Pada tubuh makhluk hidup, beberapa enzim dibentuk dalam keadaan tidak aktif (zimogen). Untuk mengaktifkannya, harus dibantu dengan aktivator. Contoh zimogen, aktivator, dan enzim fungsionalnya secara berurutan adalah …..

A. Tripsinogen + Enterokinase --> Tripsin

B. Steapsin + Enterokinase --> Amilase

C. Sukrosa + Maltosa --> Laktase

D. Erepsinogen + NaHCO3 --> Erepsin

E. Kolesitokinin + Sekretin --> Kolesterase

Latihan 3

Proses hidrolisis amilum menjadi maltosa memerlukan enzim amilase dan ion Cl yang berperan sebagai….

A. aktivator

B. kofaktor

C. koenzim

D. inhibitor nonkompetitif

E. inhibitor kompetitif

Latihan 4

Ambar dan teman-temannya makan siang di warung. Pada sistem pencernaan, organ yang akan menghasilkan enzim yang berguna memecah bahan makanan berupa karbohidrat dari makanan yang dikonsumsi adalah....

A. mulut dan kerongkongan

B. lambung dan usus besar

C. usus halus dan usus besar

D. mulut dan usus halus

E. lambung dan usus halus

Latihan 5

Enzim bekerja dipengaruhi oleh pH. Perubahan pH secara signifikan akan menyebabkan....

A. mengubah arah reaksi

B. menghambat kerja sisi aktif enzim

C. substrat lebih cepat terurai

D. kecepatan reaksi akan meningkat

E. penggunaan energi yang lebih besar

Respirasi Aerob

Apa yang Sobat Pintar bayangkan ketika mendengar kata “Katabolisme”? Apa bedanya dengan “Anabolisme”? Kita pelajari satu persatu yuk!

Respirasi
Senyawa organik kompleks yang kita konsumsi seperti nasi mempunyai banyak atom karbon yang perlu dipecah menjadi senyawa sederhana (mempunyai 2-4 atom karbon) melalui proses katabolisme.

Senyawa kompleks terurai menjadi lebih sederhana dengan melepaskan ikatan kimia. Bersamaan dengan lepasnya ikatan kimia, dibebaskanlah energi dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Senyawa  ATP memiliki gugus fosfat sebanyak 3 buah. Setiap melepaskan fosfatnya, akan dibebaskan energi yang langsung dapat digunakan oleh sel

Nah... kita pelajari tentang respirasi sel yuk! Respirasi sel merupakan salah satu contoh katabolisme.

Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen bebas dari udara sebagai penerima elektron terakhir. Oksigen bebas ini digunakan untuk pembakaran bahan baku.

Tahapan respirasi secara umum dapat Sobat Pintar lihat sebagai berikut!

Glikolisis

  • Terjadi di sitoplasma
  • Bahan dasar adalah glukosa dengan 6 atom karbon
  • 1 molekul glukosa menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH

Gambar tahapan glikolisis

Dekarboksilasi Oksidatif

  • Merupakan reaksi perantara dari glikolisis menuju siklus Krebs
  • Terjadi di matriks mitokondria
  • Asam piruvat dengan tiga atom karbon menghasilkan 2 NADH, 2 CO2 dan asetil ko-A

 

Gambar tahapan dekarboksilasi oksidatif

Siklus Krebs

  • Tahapan yang menghasilkan CO2 paling tinggi
  • Terjadi di matriks mitokondria
  • Asetil ko-A akan dipecah sehingga menghasilkan 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2, dan 1 ATP

 

Gambar tahapan siklus Krebs

Transpor Elektron

  • Tahapan dengan ATP paling tinggi, sebanyak 34 ATP
  • Terjadi pada krista mitokondria
  • ATP berasal dari NADH dan FADH2 melalui proses fosforilasi oksidatif, 1 NADH menghasilkan 3 ATP sedangkan 1 FADH2 menghasilkan 2 ATP

 

Gambar tahapan transpor elektron

Respirasi Anaerob

Dalam reaksi oksidasi, tidak hanya terjadi penerimaan oksigen saja. Proses pelepasan  elektron juga merupakan reaksi oksidasi. Oleh karena itu, oksidasi tanpa oksigen masih dapat memungkinkan terjadinya metabolisme.

Berdasarkan kemampuan menggunakan oksigen dalam respirasi, organisme dibedakan menjadi 2 yaitu organisme aerob (menggunakan oksigen untuk respirasi) dan organisme anaerob (mampu melakukan respirasi tanpa oksigen). Sementara respirasi aerob menggunakan oksigen sebagai penerima elektron terakhir, respirasi anaerob menggunakan senyawa organik selain oksigen sebagai penerima elektron terakhir.

Nah, proses perombakan senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana, dengan senyawa organik sebagai penerima maupun pemberi elektron disebut fermentasi.

Selanjutnya, bagaimana proses yang terjadi selama fermentasi? Sobat Pintar coba simaklah penjelasan berikut ini.

Fermentasi Alkohol

  • Menggunakan karbohidrat sebagai bahan baku baik kompleks (maltosa) maupun sederhana (glukosa)
  • piruvat mengalami dekarboksilasi (melepas CO2) membentuk asetaldehid.
  • asetaldehid sebagai senyawa organik penerima hidrogen terakhir

 

Gambar tahapan fermentasi alkohol

Fermentasi Asam Laktat

  • Sama halnya dengan fermentasi alkohol, bahan baku berupa karbohidrat (glukosa)
  • piruvat tidak dekarboksilasi terlebih dahulu menjadi asetaldehid melainkan langsung direduksi oleh NADH menjadi asam laktat
  • piruvat merupakan senyawa organik sebagai penerima hidrogen terakhir  

Gambar tahapan fermentasi asam laktat

Nah, Sobat Pintar setelah kalian mempelajari katabolisme karbohidrat, selanjutnya kita pelajari bersama uraian tentang anabolisme ya....

Latihan 1

Fermentasi asam laktat ditandai dengan tidak terbentuknya....

A. ATP

B. CO2

C. NADH2

D. Panas

E. NADPH2

Latihan 2

Definisi dari respirasi anaerob adalah....

A. Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara terkendali untuk membebaskan energi

B. Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan bantuan energi

C. Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membebaskan energi

D. Reaksi oksidatif senyawa anorganik secara tidak terkendali dengan membebaskan energi

E. Reaksi oksidatif senyawa organik secara terkendali dengan membutuhkan energi

Latihan 3

Proses yang digambarkan pada persamaan reaksi dibawah ini adalah....
Glukosa -----> asam laktat + ATP

A. anabolisme

B. fermentasi

C. fotosintesis

D. kemosintesis

E. sintesis senyawa lain

Latihan 4

Senyawa kimia yang dihasilkan oleh katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein yang selanjutnya memasuki rangkaian reaksi dalam siklus Krebs adalah....

A. Asam Piruvat

B. Asetil KoA

C. Gliseraldehid-3P

D. Asam Sitrat

E. Oksaloasetat

Latihan 5

Berikut ini adalah pernyataan mengenai metabolisme.

  1. Membutuhkan H2O sebagai sumber elektron
  2. Membutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron
  3. Membutuhkan NADPH sebagai sumber elektron
  4. Menghasilkan ATP dan CO2
  5. Mengubah energi cahaya menjadi energi kimia

Pernyataan yang terkait dengan katabolisme adalah....

A. 1 dan 2

B. 2 dan 3

C. 2 dan 4

D. 3 dan 5

E. 4 dan 5

Fotosintesis

Jika katabolisme merupakan reaksi pemecahan yang menghasilkan energi, anabolisme adalah reaksi pembentukan senyawa kompleks yang membutuhkan energi.
Contoh anabolisme disekitar kita adalah fotosintesis, bagaimana ya prosesnya Sobat? Kita pahami bersama yuk....

Fotosintesis

Gambar keseluruhan proses fotosintesis pada daun

Dari gambar diatas dapat diperoleh persamaan sederhana fotosintesis sebagai berikut Sobat.
6CO2 + 12H2O +  energi cahaya --> C6H12O6 + 6O2

Pada sel tumbuhan terdapat bagian yang berukuran kecil dan tersusun oleh zat putih telur dengan struktur (memipih) dan fungsi tertentu, disebut plastida. Di dalam plastida terdapat kloroplas yang mengandung pigmen. Kloroplas terdapat pada bagian dalam daun yang tersusun oleh sel-sel hidup dan dapat melakukan proses-proses fisiologi, disebut mesofill.

Di dalam kloroplas terdapat cairan disebut stroma dan membran-membran halus berbentuk pipih seperti koin, sebagai tempat klorofil, disebut membran tilakoid. Di dalam membran tersebut terdapat ruangan yang disebut ruang tilakoid (lumen).

Tumpukan dari beberapa membran tilakoid membentuk struktur yang disebut grana. Kloroplas diselubungi oleh 2 membran, yaitu membran dalam dan membran luar.

Pada fotosintesis, masuknya karbondioksida ke daun dan keluarnya oksigen yang dihasilkan, melewati struktur yang disebut stomata.

Sebagaimana rangkaian reaksi kimia pada respirasi, rangkaian reaksi kimia pada  fotosintesis merupakan reaksi penyederhanaan dari 2 tahapan reaksi dalam  fotosintesis. Kedua reaksi tersebut adalah reaksi terang (disebut bagian foto) dan reaksi gelap atau siklus Calvin (disebut bagian sintesis).

Sobat Pintar untuk penjelasan tentang reaksi terang dan reaksi gelap bisa dipelajari di materi berikutnya. . .

Reaksi Terang

Gambar tahapan reaksi terang

Pada reaksi terang, energi yang berasal dari matahari ( energi cahaya) akan diserap oleh klorofil dan diubah menjadi  energi kimia (untuk mensintesis NADPH dan ATP) di dalam kloroplas. Salah satu pigmen yang berperan secara langsung dalam reaksi terang adalah klorofil a.

Di dalam membran tilakoid, klorofil bersama-sama dengan protein dan molekul organik berukuran kecil lainnya membentuk susunan yang disebut fotosistem. Beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid  membentuk suatu kumpulan sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks antena.

Sebelum sampai ke pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton) akan dipindahkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen yang lain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada fotosistem, yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimia (reaksi cahaya) fotosintesis pertama kalinya.

Di dalam membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasarkan urutan penemuannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiap fotosistem tersebut mempunyai klorofil pusat reaksi yang berbeda, tergantung dari kemampuan menyerap panjang gelombang cahaya.

Klorofil pusat reaksi pada fotosistem I disebut P700, karena mampu menyerap panjang gelombang cahaya 700 nm (spektrumnya sangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebut P680 (spektrum merah).

Reaksi Gelap (Siklus Calvin)

Bahan-bahan yang dihasilkan dari reaksi terang akan digunakan dalam siklus Calvin. ATP digunakan sebagai sumber energi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk penambahan elektron berenergi tinggi.

Siklus Calvin terjadi pada bagian kloroplas yaitu stroma. Pada reaksi gelap, bahan untuk fotosintesis (CO2) nantinya akan dibentuk menjadi molekul gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain Fiksasi Karbon, Reduksi dan Pembentukan kembali (regenerasi) RuBP seperti gambar berikut.

Gambar tahapan siklus calvin

Nah, Sobat Pintar lanjut belajarnya dengan mengerjakan soal latihan terkait metabolisme.

Latihan 1

Peristiwa berikut ini yang merupakan proses anabolisme adalah....

A. Respirasi seluler menghasilkan energi

B. Konversi gula menjadi karbondioksida dan air

C. Penyimpanan energi pada proses fotosintesis

D. Perubahan molekul kompleks menjadi sederhana

E. Pemecahan ikatan kimia menjadi molekul lebih sederhana

Latihan 2

Jawablah soal di bawah ini!

Di dalam fotosintesis berlangsung hal-hal berikut, kecuali....

A. Daur Calvin dalam reaksi terang

B. Peningkatan CO2 dalam reaksi gelap

C. Pemecahan air yang melepaskan elektron

D. Pemanfaatan ATP dan NADPH dalam reaksi gelap

E. Perubahan senyawa beratom C tiga menjadi glukosa

Latihan 3

Pada proses fotosintesis, pengikatan CO2 terjadi di....

A. grana saat terjadi reaksi terang

B. grana saat terjadi reaksi gelap

C. stroma saat terjadi reaksi terang

D. stroma saat terjadi reaksi gelap

E. krista saat terjadi reaksi terang

Latihan 4

Glukosa yang terbentuk dari hasil fotosintesis akan diangkut....

A. ke akar melalui xilem

B. ke daun melalui xilem

C. ke akar melalui floem untuk disimpan menjadi amilum

D. dibiarkan saja di daun tanaman

E. dibiarkan saja di batang tanaman

Latihan 5

Oksigen yang dihasilkan pada proses fotosintesis berasal dari pemecahan....

A. glukosa

B. CO2 waktu reaksi gelap

C. CO2 waktu reaksi terang

D. H2O waktu reaksi terang

E. H2O waktu reaksi gelap

Peta Belajar Bersama

Cek dulu peta belajar bersama berikut ini ya Sobat!

Yuk, kita belajat tentang metabolisme bersama-sama!

redesain-navbar Portlet