metabolisme

Metabolisme : keseluruhan proses kimiawi suatu organisme

Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua, yakni proses penyusunan yang disebut anabolisme dan proses pembongkaran yang disebut katabolisme. kedua macam metabolisme tersebut terjadi terus-menerus dan satu sama lain tergantung secara rumit.

Dengan bahan-bahan dari lingkungan terjadi penyusunan energi dalam tubuh makhluk hidup melalui proses anabolisme. Materi tersebut kemudian dibongkar untuk diubah menjadi energi lain yang diperlukan untuk menjalani aktivitas hidup melalui proses katabolisme. Pada beberapa proses, katabolisme terjadi sebagai sumber energi bagi anabolisme.

Anabolisme karbohidrat

1). Fotosintesis

Merupakan proses pengubahan zat anorganik H2O dan CO2 klorofil menjadi zat organic (karbohidrat) dengan pertolongan cahaya.

Reaksi kimia :

 6CO2  +  6H2O  CAHAYA-KLOROFIL  C6H12O6  + 602

§  Proses fotosintesis dilepaskan 02

§  Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas yang menyebabkan pigmen hijau pada tumbuhan.

§  Setiap sel terdapat 40-50 kloroplas. Didalam kloroplas inilah penyerapan sinar oleh klorofil dimulpleksai pada proses fotosintesis.

§  Kloroplas dibungkus oleh dua lapisan (membrane).

Ø Membrane dalam berupa suatu membrane yang kompleks. Pada membrane ini terdapat beberapa lapisan kantong yang rata, disebut granum. Di dalam granum teerdapat zat warna klorofil dan molekul-molekul yang membantu penangkapan energi sinar matahari. Didalam seluruh granum terdapatlarutan protein yang disebut stroma.

Tahap-tahap fotosintesis

a.     Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari. Selama tahap ini, klorofil di dalam membrane granum menyerap cahaya merah dan nila yang memiliki gelombang panjang. Energi ditangkap oleh klorofil dan digunakan untuk memecah molekul air. Pemecahan ini disebut fotolisis. Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hydrogen dan oksigen. Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut:

2H2O  Cahaya Matahari →  2H2+02

Reaksi terang disebut juga reaksi hill.

H2 yang terlepas ditampung oleh koenzim NADP⁺. Dalam hal ini, NADP sebagai akseptor H2. bentuknya berubah menjadi NADPH. Oksigen (O2) tetap dalam keadaan bebas. Bentuk lengkap persamaan reaksi hill adalah sebagai berikut:

2H20 + 2NADP  CAHAYA MATAHARI  → 2NADPH + 2H⁺ + O2

NADP(nicotinamida adenin dinukleotida fosfat) merupakan koenzim yang berperan penting dalam kegiatan oksidasi reduksi dan banyak terdapat dalam sel hidup. Selama proses tersebut dihasilkan ATP.

Sintesis ATP dalam kloroplas ini disebut fotofosforilasi. Untuk memahami fotofosforilasi lebih lanjut, kita perlu mengenal fotosistem dan perangkatnya.

Fotosistem

Secara alami, di dalam sel-sel daun terdapat tilakoid.pada membrane tilakoid terdapat klorofil. Klorofil bersama protein dan molekul organic lainnya tersusun membentuk fotosistem.

Fotosistem memiliki kompleks antenna, yaitu pengumpul cahaya yang atas beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan molekul krotenoid.

Ketika molekul antenna menyerap foton, energinya disalurkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen lain hingga energi itu menemukan klorofil di daerah fotosistem. Darah fotosistem atau pusat reaksi adalah tempat terjadinya reaksi kimiawi pertama fotosintesis yang digerakkan cahaya.

Suatu molekul yang secara bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan molekul klorofil a ialah molekul khusus yang disebut aksptor electron primer, diduga adalah feredoksin atau kuinon.

Dalam reaksi reduksi-oksidasi (redoks), molekul klorofil a di pusat reaksi kehilangan salah satu elektronnya yang berpindah ke akseptor electron primer. Reaksi redoks terjadi apabila cahaya mengeksitasi electron ke tingkat energi yang lebih tinggi dalam klorofil. Kemudian,akseptor electron menangkap elektron berenergi tinggi tersebut sebelum elektron itu dapat kembali ke keadaan dasar dalam molekul klorofil.

Klorofil pusat reaksi dan akseptor elektron yang dikelilingi oleh kompleks antenna berfungsi sebagai satuan pengumpul cahaya. Transfer electron dari klorofil ke akseptor electron primer merupakan langkah pertama reaksi terang.

Dalam membrane tilakoid terdapat dua jenis fotosistem yang bekerja secara bersama dalam reaksi terang fotosintesis . kedua jenis  fotosistem tersebut adalah fotosistem I dan fotosistemII.

Masing-masing fotosistem memiliki pusat reaksi yang khas , yaitu suatu jenis akseptor electron primer tertentu yang berdekatan dengan molekul klorofil a yang terkait dengan protein spesifik. Klorofil pusat reaksi fotosistem I dikenal sebagai P700 karena pigmen ini paling baik dalam menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700 nm (bagian sppektrum yang sangat merah). Klorofil pada pusat reaksi fotosistem II dissebut P680 karena spectrum absorpsinya memiliki puncak pada 680 nm(juga bagian spectrum merah). Kedua pigmen ini, P700 dan P680, sebenarnya merupakan molekul klorofil a yang identik tetapi sedikit berbeda pada sifat penyerapan cahayanya.

Berikut nini kita akan pelajari bagaimana kedua fotosistem bekerja bersama menghasilkan ATP dan NADPH, yaitu dua produk utama reaksi terang.

Sintesis NADPH dan ATP digerakkan oleh cahaya dengan memberi energi kepada kedua fotosistem yang terdapat pada membrane tilakoid kloroplas. Kunci untuk transformasi energi ini ialah aliran electron melalui fotosistem dan komponen molekuler lain yang ada di dalam membrane tilakoid. Selama reaksi terang fotsintesis, terdapat dua kemungkinan rute untuk aliran electron, yaitu nonsiklik dan siklik.

b.     Reaksi Gelap

Reduksi CO2 menjadi CH2O berlansung tanpa cahaya. Reaksi gelap ini juga berlansung siang hari pada stroma. Reaksi gelap merupakan penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tersebut. Jika reaksi terang dan reaksi gelap digabung, maka reaksinya sebagai berikut :

2. Kemosintesis

Selain peristiwa fotosintesis, ada pula peeristiwa asimilasi dengan zat kimia sebagai sumber energinya, yang disebut dengan istilah kemosintesis. Organisme pelakunya disebut sebagai organisme kemosintetik atau kemoautotrof.

Organisme kemoautotrof ini juga menggunakan CO2 sebagai sumber karbonnya. Namun, energi untuk melakukan proses asimilasi berasal dari energi kimia, bukan energi cahaya. Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diperoleh dari lingkungannya, misalnya sulfida, nitrogen, sulfur, besi, ammonia, dan nitrit.

Contoh organisme pelaku kemosintesis adalah :

a.     bakteri belerang, misalnya beggiatoa dan thiotrix

b.     bakteri nitrifikasi, misalnya nitrosomonas, nitrosococcus, dan nitrobacter.

c.      Bakteri besi, misalnya ferribaccilus.

E. KETERKAITAN PROSES KATABOLISME DAN ANABOLISME

Reaksi pada katabolisme adalah reaksi penguraian yang memecah molekul dan cenderung melepaskan energi. Reaksi pada anabolisme cenderung memerlukan energi. Bias dikatakan bahwa katabolisme memicu anabolisme Karena katabolisme menyebabkan sintesis ATP yang digunakan untuk anabolisme.

Didalam kloroplass, energi dari sinar matahari disimpan lalu diubah menjadi molekul glukosa. Di dalam mitokondria, energi yang telah diubah menjadi glukosa  dibongkar kembali untuk digunakan bagi keperluan proses dalam sel. Oksigen yang dihasilkan dalam kloroplas dapat digunakan oleh mitokondria selama proses pembongkaran glukosa. Sejalan dengan itu, karbondioksida dan air yang diproduksi dalam mitokondria dapat digunakan oleh kloroplas sebagai bahan dasar fotosintesis.

Dalam proses respirasi dihasilkan senyawa antara sebagai bahan dasar proses anabolisme, misalnya asam oksaloasetat dan PGAL(fosfogliseraldehida) oleh jenis tumbuhan C4. senyawa asam oksaloasetat akan dipecah secara enzimatik dan menghasilkan CO2 yang kemudian masuk ke daur Calvin-Benson. PGAL juga merupakan hasil utama fotosintesis. Dalam siklus Calvin-Benson, dua molekul PGAL (3C) akan bereaksi membentuk satu molekul gluukosa(6C). bahkan pada semua organisme, PGAL juga merupakan bahan untuk sintesis gliserol yang selanjutnya disusun menjadi lemak.

Kadar CO2 udara adalah konstan( ±0,03 %). Hai ini karena jumlah yang terpakai untuk proses anabolisme (fotosintesis) diganti dengan jumlah yang sama dari proses katabolisme (respirasi) semua makhluk hidup, hasil pembakaran bahan-bahan organic, kegiatan gunung berapi, proses pembusukan , dan lain-lain.

1.     Energi Dalam Proses Katabolisme Dan Anabolisme

Menurut hokum termodinamika pertama, jumlah energi yang dibutuhkan untuk membentuk 1 groll gula sama dengan energi yang dihasilkan dari proses pembakaran 1 grol gula, yaitu ±675 kalori.

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

Dalam proses anabolisme (fotosintesis), energi yang jatuh pada daun kira-kira hanya 2 % saja yang dimamfaatkan. Meskipun dari hasil percobaan setiap 1 m² luas daun dapat menyerap ±200 kalori/jam, namun sebagian dari energi yang diterima tumbuhan digunakan  untuk penguapan, atau dipancarkan kembali, atau untuk keperluan yang lain.

	KELAS VII(DUA BELAS) T.A. 2008/2009