METABOLISME SEL

BOOKLET

KOMPETENSI DASAR

3.2 Menjelaskan proses metabolisme sebagai reaksi enzimatis
dalam makhluk hidup.
4.2 Menyusun laporan hasil percobaan tentang mekanisme kerja
enzim, fotosintesis, dan respirasi anaerob.

TUJUAN PEMBELAJARAN

 Menjelaskan proses metabolisme sebagai reaksi enzimatis dalam makhluk
hidup.

 Menjelaskan prinsip dasar enzim, struktur, sifat, mekanisme kerja enzim dan
faktorfaktor yang mempengaruhi aktivitas enzim.

 Menjelaskan proses katabolisme yang terdiri dari respirasi aerob dan respirasi
anaerob/fermentasi menyangkut bahan, proses, tempat berlangsung dan
hasilnya.

 Menjelaskan proses anabolisme yang terdiri dari fotosintesis dan kemosintesis
menyangkut bahan, proses, tempat berlangsung dan hasilnya.

1

CONCEPT MAP 01

METABOLISME

02

KATABOLISME

03

ANABOLISME

SEL 2

METABOLISME

Metabolisme merupakan serangkaian peristiwa reaksi-reaksi kimia
yang berlangsung dalam sel makhluk hidup. Metabolisme juga

merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup.
Melalui proses metabolisme makanan yang dimakan dapat diubah
menjadi energi untuk kelangsungan hidup. Di dalam tubuh makanan
mengalami serangkaian perombakan melalui berbagai reaksi kimia
sehingga membebaskan energi yang dikandungnya yaitu berupa
molekul adenosine trifosfat (ATP). Energi tidak saja diperlukan untuk
pertumbuhan sel, mengganti sel yang rusak, pembelahan sel,tetapi juga
untuk aktivitas hidup lainnya misalnya belajar, berlari, bermain dan

lain-lain. ATP merupakan molekul berenergi tinggi yang dapat
digunakan makhluk hidup. ATP tersusun dariadenosine (basa adenin
dan gula ribosa) dan tiga gugus fosfat. ATP memiliki ikatan yang labil
karena mudah melepaskan gugus fosfat ketika mengalami hidrolisis
sehingga berubah menjadi ADP (adenosine difosfat). Didalam tubuh
berlangsung ratusan bahkan ribuan reaksi kimia, termasuk reaksi kimia

dalam proses perombakan zat makanan. Setiap reaksi kimia tidak
bekerja secara sendiri-sendiri, melainkan berhubungan satu sama
lainnya membentuk suatu rangkaian reaksi kimia. Metabolisme dapat
digolongkan menjadi dua yaitu proses pembongkaran yang disebut
katabolisme dan proses penyusunan yang disebut anabolisme. Reaksi-
reaksi kimia yang terjadi dalam metabolisme tersebut akan dipengaruhi
lajunya oleh protein khusus yang disebut enzim. Tanpa enzim laju

metabolisme berlangsung lambat.

3

3

ENZIM Enzim merupakan senyawa protein yang
diproduksi oleh sel-sel makhluk hidup
dan berfungsi sebagai biokatalisator.

Komponen Enzim dibedakan menjadi 2 : Struktur Enzim:
a. Enzim sederhana : terdiri atas protein
b. Enzim Kompleks (holoenzim) Komponen protein
(apoenzim) : bersifat tidak
Sifat dan Mekanisme Kerja Enzim tahan panas mudah
terdenaturasi
Sifat-sifat Enzim : Komponen nonprotein (gugus
a. Dipengaruhi suhu dan pH. prostetik) : bersifat tahan
b. Hanya dapat bekerja pada substrat terentu. panas.
c. Bekerja secara reversible (bolak-balik). Cara kerja enzim ada 2
d. Diperlukan dalam jumlah sedikit.
e. berupa koloid. ➤Teori Gembok dan Kunci (Lock and key)
f. dapat bereaksi dengan substrat asam maupun Enzim sebagai sebagai gembok yang dapat
basa. berikatan dengan substrat (sisi aktif). Substrat
g. Dapat digunakan berulang kali. sebagai kunci yang berikatan secara pas dengan

Peran enzim adalah sebagai biokatalis sisi aktif enzim.
(mempercepat reaksi biologi).
Mekanisme kerja enzim :
Substrat + enzim ➞ kompleks enzim-substrat
➞ enzim + produk

➤Teori Ketepatan Induksi
Sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai

dengan substratnya (fleksibel).

4

Faktor-faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim Zat-zat Penggiat (Aktivator)
Aktifator adalah zat yang berfungsi memacu
a. Suhu
Setiap enzim memiliki suhu optimum spesifik. atau mempercepat reaksi enzim.
Pada suhu rendah mengalami nonaktif. Pada suhu
tinggi mengalami denaturasi. Zat-zat Penghambat (Inhibitor
➤Suhu minimum : nonaktif (kurang dari 37 Inhibitor terbagi menjadi dua yaitu :
derajat) ➤Inhibitor kompetitif
➤Suhu Optimum : bekerja optimal (37-40 deajat) Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang
➤Suhu Maksimum : denaturasi (lebih dari 40 berkaitan secara kuat pada sisi aktif
derajat) enzim. Inhibitor kompetitif bersifat bersaing
dengan substrat memperebutkan
b. pH enzim.Inhibitor kompetitif dapat diilangkan
Setiap enzim memiliki pH optimum spesifik. dengan menambah konsentrasi substrat.
Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim
berubah sehingga menghalangi terikatnya substrat ➤Inhibitor nonkompetitif
dan mengakibatkan proses denaturasi. Inhibitor nonkompetitif adalah inhibitor yang
➤Asam : Pepsin terikat pada sisi selain sisi aktif enzim.
➤Netral :Petialin Inhibitor ini sifatnya merusak enzim. Inhibitor
➤Basa : Tripsin ini tidak dapat dihiliangkan.

c. Kosentrasi Enzim
Penambahan besar konsentrasi enzim
meningkatkan kecepatan reaksi enzim hingga
tercapai kecepatan konstan.

d. Kosentrasi Substrat
Bertambahnya konsentrasi substrat akan
meningkatkan kecepatan reaksi jika jumlah enzim
dalam reaksi tetap hingga tercapai kecepatan
konstan.

5

KATABOLISME

Katabolisme atau disebut juga desimilasi merupakan rangkaian reaksi
kimia yang berkaitan dengan proses pembongkaran, penguraian atau
pemecahan molekul/senyawa kompleks menjadi molekul/ senyawa yang

lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian senyawa ini
menghasilkan atau melepaskan energi berupa ATP yang tersimpan pada
molekul dan biasa digunakan organisme untuk beraktivitas. Katabolisme
mempunyai dua fungsi, yaitu menyediakan bahan baku untuk sintesis

molekul lain, dan menyediakan energi kimia yang dibutuhkan untuk
melakukan aktivitas sel.

Reaksi yang umum terjadi adalah reaksi oksidasi. Reaksi kimianya
membebaskan energi sehingga disebut sebagai reaksi eksergonik. Energi
yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpan dalam bentuk fosfat,
terutama dalam bentuk ATP (Adenosin trifosfat) dan berenergi elektron
tinggi NADH2 (Nikotilamid adenine dinukleotida) serta FADH2 (Flavin
adenin dinukleotida). Contoh katabolisme adalah respirasi. Berdasarkan

kebutuhan akan oksigen, katabolisme dibagi menjadi dua, yaitu: 1.
Respirasi aerob : adalah respirasi yang membutuhkan oksigen bebas dari
udara untuk menghasilkan energi. 2. Respirasi anaerob : adalah respirasi

yang tidak membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi.

6

Katabolisme Karbrohidrat

Katabolisme ini berlangsung melalui proses respirasi
sel. Respirasi sel merupakan penguraian senyawa
organik kompleks menjadi senyawa sederhana
yang berlangsung di mitokondria. Respirasi dibagi
menjadi 2 yaitu :

a. Respirasi Aerob (butuh Oksigen)
Proses respirasi aerob mengubah glukosa menjadi ATP.
Respirasi aerob terjadi melalui 2 jalur:

1) Siklus Krebs
2) Pentosa Fosfat

b. Resprasi Anaerob ( tanpa oksigen)
Dalam respirasi ini peran oksigen digantikan zat lain,
seperti NO3 dan SO4. Energi yang dihasilkan respirasi
anaerob lebih sedikit dibandingkan respirasi aerob.

Respirasi Aerob (butuh SIKLUS KREBS
Oksigen) Siklus krebs melalui 4 tahap :

1. Glikolisis
Glukolisis adalah proses pengubahan
molekul glukosa menjadi asam piruvat
dengan menghasilkan NADH dan ATP

yang terjadi di sitosol.

Glukosa + 2 ATP → 2 Asam Piruvat
2ATP + 2 NADH

7

2. Dekarboksilasi Oksidatif
Asam piruvat diubah menjadi asetil Ko-A
dengan menghasilkan NADH dan melepakan
Karbondioksida. Pada organisme eukariotik
berlangsung dalam mitokondria sedangkan
organisme prokariotik terjadi dalam sitosol.
2 Asam Piruvat + 2 Ko-A → 2 Asetil Ko-A +

2CO2 + 2 NADH

3, Siklus Krebs
Berfungsi menghasilkan energi dan berbagai

senyawa antara yang digunakan untuk
sintesis senyawa lain. Berlangsung di

mitokondria.
Asetil Ko-A + Asam Oksalosetat → 6
NADH + 2 FADH + 2ATP + 2CO2

4.Sistem Transpor Elektron
Tahap ini berfungsi mengoksidasi NADH

dan FADH2 dari tahap sebelumnya.
Berlangsung di mitokondria.

8

Pentosa Fosfat

Dihasilkan CO2 dan 2 NADPH2. Selanjutnya NADPH2 dioksidasi dalam sistem transpor elektron.
Pada jalur tersebut senyawa antara yang terbentuk berupa gula.

9

Resprasi Anaerob ( tanpa oksigen)

Dalam respirasi ini peran oksigen digantikan zat lain, seperti NO3 dan SO4. Energi yang dihasilkan
respirasi anaerob lebih sedikit dibandingkan respirasi aerob.

Respirasi anaerob merupakan reaksi fermentasi yang terdiri atas 2 tahap yaitu glikolisi dan
pembentukan NAD+.

Fermentasi dibagi atas 2 macam yaitu :

2) Fermentasi asam laktat
Bahan bakunya berupa asam piruvat dari hasil glikolisis serta menghasilkan asam laktat dan ATP.
Glukosa→ Asam Piruvat→Asam Laktat + 2ATP
2) Fermentasi ALkohol
Bahan bakunya asaam piruvat hasil glikolisis untuk menghasilkan etanol, CO2, dan ATP.
Glukosa → Asam Piruvat →Asetildehid + CO2 → Etanol + 2ATP

10

Katabolisme Lemak dan Protein

a. Katabolisme lemak dibantu oleh enzim lipase.
Katabolisme lemak dimulai dengan pemecahan
lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Asam
lemak diubah menjadi asetil koenzim A. Asetil ko-
A kemudian memasuki siklus Krebs. Gliserol
dirubah menjadi fosfogliseraldehid dan memasuki

jalus siklus Krebs.

b. Katabolisme protein dimulai dengan
pemecahan protein yang dibantu enzim protease dan
peptidase menjadi asam amino. Selajnjutnya, asam

amino mengalami reaksi deaminasi dan
transaminasi yang menghasilkan gugus amin (NH3)
dan asam keto. Pada mamalia dan beberapa hewan

lainnya, NH3 diubah mnjadi urea dan dibuang
dalam bentuk urine. Adapunasam keto memasuki

reaksi glikolisis atau siklus krebs.

11

ANABOLISME

Anabolisme disebut juga asimilasi atau sintesis
merupakan rangkaian proses reaksi kimia yang berkaitan

dengan proses penyusunan atau sintesis
molekul/senyawa kompleks dari molekul/ senyawa
sederhana atau penyusunan zat dari senyawa/molekul
sederhana menjadi senyawa yang kompleks. Proses
tersebut berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup.
Anabolisme merupakan kebalikan dari katabolisme.
Proses anabolisme memerlukan energi, baik energi
panas, cahaya, atau energi kimia. Anabolisme yang

menggunakan energi cahaya disebut fotosintesis,
sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia

disebut kemosintesis. Berikut ini akan dijelaskan
mengenai fotosintesis dan kemosintesis.

12

1. Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pengubahan H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi karbohidrat dengan
bantuan cahaya. Fotosintesis menghasilkan produk samping berupa gas O2.
6CO2 + 6H2O ⟶ C6H12O6 + 6O2
Fotosintesi berlangsung 2 tahap yaitu :
a. Reaksi Terang
Reaksi terang berlangsung ketika ada cahaya. Reaksi terang terjadi pada membran tilakoid.
Reaksi terang akan menghasilkan ATP dan NADPH2 yang akan digunakan pada reaksi gelap.
Fotosistem yang terlibat dalam fotosintesis adalah :
1) Fotosistem I (P700), mengandung klorofil a yang menyerap kuat energi cahaya dengan
panjang gelombang 700 nm.
2) Fotosistem II (P680), mengandung klorofil a yang menyerap kuat energi cahaya dengan
panjang gelombang 680 nm.
Pigmen-pigmen dalam fotosintesis berfungsi menangkap energi cahaya. Energi tersebut
digunakan oleh pusat reaksi untuk melepaskan elektronnya. Aliran elektron ada 2 macam yaitu :
1) Jalur Elektron Siklik
Elektron yang dilepaskan fotosistem I akan ditangkap oleh akseptor elektron. Elektron selanjutnya
menuju sistem feredoksin lalu ke kompleks sitokrom dan kembali ke fotosistem I. Jalur elektron
siklik menghasilkan ATP.
2) Jalur Elektron Nonsiklik
Reaksi dimulai ketika fotosistem II menyerap energi cahaya kemudian ditangkap oleh klorofil
untuk memecah molekul air.

13

b. Reaksi Gelap
Reaksi berlangsung di dalam stomata tanpa memerlukan cahaya.
Reaksi ini terbagi atas 3 tahap :

1) Tahap Fiksasi
CO2 berikatan dengan ribulosa bifosfat(RuBP) membentuk dua molekul 3-
fosfogliserat(PGA) dengan bantuan enzim kaarboksilase.

2) Tahap Reduksi
PGA diubah menjadi DPGA (1,3-difosfogliserat) melalui penambahan gugus
fosfat dari ATP. Selanjutnya, NADPH mereduksi DPGA menjadi
fsfogliseraldehid.

3) Tahap Regenerasi
Molekul PGAL disusun ulang menjadi 3 molekul RuBP. Untuk menyelesaikan
ini, siklus menghabiskan 3 ATP. Adapun PGAL yang lain digunakan untuk
membentuk glukosa.

2. Kemosintesis
Kemosintesis adalah proses penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari H2O
dan CO2 menggunakan energi kimia yang terjadi pada kelompok
bakteri. Pelakunya disebut organisme kemosintetik atau kemoautotrof.

3. Sintesis Lemak dan Protein
a. Sintesis Lemak
Lemak merupakan komponen sel yang terdiri atas unsur C, H, dan O. Lemak
disintesis dari karbohidrat dan protein melalui asetil ko-A. Lemak tersusun
atas asam lemak dan gliserol. Sintesi lemak dibantu enzim lipase.
b. Sintesis Protein
Protein di dalam sel tersusun dari asam amino yang proses pembentukannya
melibatkan DNA, RNA, dan Ribosom. Protein disintesis melalui trankripsi dan
translasi. Translasi adalah proses penerjemahan informasi genetik yang terdapat
pada RNAd menjadi runtutan asam amino yang membentuk rantai polipeptida.

14