METABOLISME
Enzim
Apoenzim
Kofaktor
1.Ion
Anorganik
2.Koenzim
Katabolisme
Anabolisme
Respirasi
Aerob
1.Glikosis
2.Siklus Krebs
3.Transpor
Elektron
Anaerob
Fotosintesis
Reaksi
Terang
Fermentasi
Reaksi
Gelap
ENZIM
atau beberapa gugus
polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai
katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi
tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia.
Enzim
adalah
satu
 Substrat adalah molekul yang bereaksi di dalam
suatu reaksi yang dikatalis oleh enzim
Produk adalah molekul yang dihasilkan .
Percepatan terjadi karena enzim menurunkan
energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan
mempermudah terjadinya reaksi.
Energi
Reaksi yang tidak dikatalis oleh
enzim
Reaksi yang dikatalis oleh enzim
Eaktivasi
Laju reaksi
STRUKTUR ENZIM
PROTEIN
KOFAKTOR
KOFAKTOR
Ion-ion anorganik
berupa
Gugus Prostetik
Koenzim
SIFAT-SIFAT ENZIM
 Enzim adalah protein
 Enzim bekerja secara spesifik / khusus
 Enzim berfungsi sebagai katalis 
BIOKATALISATOR
 Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit
 Enzim dapat bekerja secara bolak balik
 Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI KERJA ENZIM
1. SUBSTRAT
2. SUHU
3. KEASAMAN (pH)
4. KOFAKTOR (penggiat kerja enzim)
5. INHIBITOR (penghambat kerja enzim)
1.
Substrat
Semakin tinggi konsentrasi substrat
semakin cepat laju reaksi hingga
mencapai kecepatan maksimum
Jika sudah maksimum penambahan
substrat tidak memengaruhi kerja
enzim
2. Effect of High Temperature
What happens to the activity of an enzyme at
high temperatures?
Notes on Denaturation
Notes on
Optimum temp
3. Effect of pH on enzyme activity
Most enzymes work best at a pH close to neutral (pH7),
but there are some exceptions. Pepsin, an enzyme
found in the stomach, has an optimum pH of 2.
4. Kofaktor/ penggiat enzim:Fe, Cu, Zn
 Koenzim :FAD, NAD, Biotin
5. Inhibitor/ penghalang kerja enzim
Terdiri atas :
 Inhibitor kompetitif yaitu inhibitor yang
bersaing pada sisi aktif enzim
Contoh: Sianida dan oksigen bersaing
berikatan dengan hemoglobin.
 Inhibitor non kompetitif : melekat sisi
lain sehingga merubah bentuk enzim
sehingga substrat tidak cocok lagi
as-bio-fmipa-upi
Cara Kerja Enzim
Ada 2 teori yakni :
1. Lock and Key Hypothesis
Enzim bekerja dengan mekanisme kunci
dan anak kunci.
Hanya anak kunci (substrat) dengan
ukuran yang sesuai yang dapat masuk

Lock & Key Hypothesis
Substrat
Sisi aktif enzim
as-bio-fmipa-upi
2. Induced fit Hypothesis
Substrat berperan dalam menentukan
bentuk akhir enzim , bentuk sisi aktif
enzim menyesuaikan diri dengan bentuk
Substrat.
as-bio-fmipa-upi
ATP = Adenosin Tripospat






C10H16N5O13P3
Molekul nukleotida berenergi tinggi
Merupakan ikatan tiga (tri) molekul Pospat dengan senyawa
Adenosin (terdiri dari gula pentosa serta basa nitrogen
adenine)
Ikatan kimianya labil (mudah lepas gugus Pospat) dari
3 (ATP) menjadi 2 (ADP)
Nah, lepasnya ikatan tsb diikuti dengan pembebasan energi
sebanyak 30,5 kJ/mol
Reaksi dapat balik
– ATP  ADP + P
– ADP + P  ATP
Metabolisme
1. Katabolisme
 Reaksi kimia yang bertujuan untuk
pembongkaran atau penguraian
makromolekul menjadi mikromolekul.
 Bersifat eksergonik.
 Memiliki 2 fungsi: 1) menyediakan bahan
baku untuk sintesis molekul lain, 2)
menyediakan energi kimia untuk aktivitas
kehidupan baik tingkat seluler maupun
individu.
KATABOLISME
KARBOHIDRAT
Meliputi:
• Proses pemecahan polisakarida
menjadi monosakarida.
• Pemakaian glukosa (monosakarida)
dalam proses respirasi sel untuk
menghasilkan energi dalam bentuk
ATP.
KATABOLISME
KARBOHIDRAT
RESPIRASI SEL : Proses pembebasan energi
kimia yang terkandung
dalam molekul organik pada
sel hidup menjadi energi
yang berguna untuk aktivitas
hidup
Metabolisme
Katabolisme Karbohidrat
1. Respirasi aerob
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 36 ATP
Glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif
Tiga tahap
Siklus / daur Krebs
Sistem transpor elektron
2. Respirasi anaerob
Fermentasi alkohol
(fermentasi)
Fermentasi asam laktat
Tahapan Respirasi Sel
Glikolisis : Pemecahan Glukosa
Dekarboksilasi oksidatif
2 Siklus Krebs
3. Transfer elektron
1.
Note : antara glikolisis dan siklus krebs
terjadi dekarboksilasi oksidatif
1. GLIKOLISIS

Rangkaian reaksi yang menguraikan 1 molekul
glukosa yang terjadi di sitoplasma sel
menghasilkan:
– 2 Asam Piruvat
– 2 NADH
– 2 ATP
2 Asam Piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif
(merupakan reaksi antara Glikolisis dengan siklus Krebs)
menjadi 2 Asetil Ko-A, 2 NADH dan 2 CO2
2. SIKLUS KREBS





Gugus berkarbon 2 Asetil Ko-A memasuki siklus.
Terjadi di matriks mitokondria
Terdiri dari beberapa tahap (9 rangkaian reaksi).
Masing-masing dikatalisis oleh enzim-enzim
khusus.
Menghasilkan:
– 2 ATP
– 4 CO2
– 6 NADH
– 2 FADH2
3. SISTEM TRANSPOR ELEKTRON






Terjadi di bagian membran dalam mitokondria.
Hidrogen dari siklus krebs (FADH2 dan NADH) diubah
menjadi proton dan elektron.
O2 berperan sebagai penerima elektron yang terakhir.
O2 akan bereaksi dengan H+ menjadi H2O.
ATP yang dihasilkan 34 ATP
Reaksi:
– 10 NADH + 5 O2
– 2 FADH2 + O2

enzim sitokrom
enzim sitokrom
5H2O + 10NAD + 30 ATP
H2O + 2FAD + 4 ATP
Setiap molekul NADH menghasilkan 3 ATP dan 1 molekul
FAD menghasilkan 2 ATP
TOTAL ENERGI YANG DIHASILKAN DARI
RESPIRASI SELULER

Glikolisis, energi yang dihasilkan
=
2 ATP

Siklus krebs, energi yang dihasilkan
=
2 ATP

Transfer elektron, energi yang dihasilkan = 34 ATP

Total energi yang dihasilkan adalah
= 38 ATP
Hasil ATP Maksimum
as-bio-fmipa-upi
Hasil ATP bersih
as-bio-fmipa-upi
Rangkuman reaksi aerob.
Respirasi Anaerob
Fermentasi:
 Fermentasi alkohol
Fermentasi alkohol terjadi dalam tumbuhan:
Energi yang dihasilkan kecil
Fermentasi asam laktat
Terjadi dalam jaringan hewan
Hasil akhir berupa senyawa asam laktat
Jumlah energi sedikit
Metabolisme
Fermentasi alkohol
C6H12O6  2CO2 + 2C2H5OH + 2 ATP
(a) Tahapan fermentasi alkohol. (b) Jamur ragi (yeast).
Metabolisme
Fermentasi asam laktat
C6H12O6  2 C3H6O3 + 2 ATP
Tahapan reaksi fermentasi asam laktat.
Resume Katabolisme
Katabolisme
Pengertian Reaksi pemecahan/penguraian senyawa
kompleks menjadi senyawa sederhana dengan
bantuan enzim
Proses utama katabolisme: respirasi seluler 
glukosa dan bahan organik lainnya dirombak
menjadi karbon dioksida dan air
Pembagian
Respirasi
aerob
Tahapannya: glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif, siklus Krebs, & transpor
elektron
Respirasi
anaerob
(Fermentasi)
Fermentasi alkohol (pada sel ragi,
tumbuhan)
Fermentasi asam laktat (pada sel
hewan)
ANabolisme
Anabolisme Karbohidrat
FOTOSINTESIS
Proses mengubah energi matahari
menjadi energi kimia disebut juga
proses penyusunan karbohidrat
Anabolisme Karbohidrat




Fotosintesis, peristiwa penggunaan energi cahaya
untuk membentuk senyawa C6H12O6 dari CO2
Reaksi: 6 H2O + 6 CO2  C6H12O6 + 6O2
Tempat: Kloroplas
Kloroplas dibagi 2 bagian
– Stroma: tempat glukosa terbentuk dari CO2 dan H2O
– Tilakoid: menangkap energi cahaya dan mengubah ke
energi kimia
– Granum: Satu tumpuk tilakoid
Fotosintesis terjadi jika :
1. Ada kloroplas
2. Ada cahaya
3. Mempunyai pigmen (Pigmen Klorofil a,b,karotenoid,
karotene, xantofil ).
4. Ada fotosistem (unit yang mampu menangkap
cahaya matahari, terdiri dari klorofil a, kompleks
antene, akseptor elektron)
5. Aliran elektron (siklik dan non siklik)
Struktur kloroplas
Mesophyll
• Tilakoid adalah sistem
membran dalam kloroplas
(tempat terjadinya reaksi
terang).
• Granum tumpukan
tilakoid dalam kloroplas
• Stroma: daerah cair
antara tilakoid dan
membran, tempat terjadi
siklus Calvin
Chloroplast
5 µm
Outer
membrane
Thylakoid
Stroma
Granum
Intermembrane
space
Thylakoid
space
Inner
membrane
1 µm
PIGMEN FOTOSINTESIS
Klorofil
1) Klorofil a
 Merupakan pigmen hijau rumput yang menyerap cahaya
merah dan biru-keunguan.
 Klorofil a adalah pigmen yang secara langsung
berpartisipasi dalam reaksi terang
2) Klorofil b
 Merupakan pigmen hijau kebiruan yang menyerap
cahaya biru dan merah kejinggaan.
 Terdapat pada tumbuhan, ganggang hijau, dan
beberapa fotoautotrof.
PIGMEN FOTOSINTESIS
Karotenoid
 Menyerap cahaya biru kehijauan dan biru keunguan.
 Memantulkan cahaya merah, jingga, dan kuning.
 Ditemukan pada bunga, buah, dan sayuran.
Antosianin dan fikobilin
 Merupakan pigmen biru dan merah.
 Antosianin ditemukan pada bunga.
 Fikobilin ditemukan pada kelompok ganggang merah
dan Cyanobacteria.
Fotosistem




Unit yang mampu
menangkap cahaya
matahari, terdiri dari klorofil
a, kompleks antena, dan
akseptor elektron primer.
Kompleks antena adalah
pengumpul cahaya yang
tersusun dari beberapa ratus
klorofil a, b dan molekul
karotenoid.
Pusat reaksi adalah tempat terjadi reaksi kimiawi pertama
fotosintesis yang digerakkan cahaya.
Terdapat dua fotosistem. Fotosistem I (P700) dan
fotosistem II (P680)
Jalannya Reaksi Fotosintesis
H2O
CO2
Cahaya
NADP
REAKSI
TERANG
ADP
+ Pi
SIKLUS
CALVIN
ATP
NADPH
Kloroplas
O2
CH2O
(gula)



Fotosintesis pada tumbuhan terjadi dalam 2 tahap :
 Reaksi terang
terjadi jika ada sinar (membran
tilakoid)
 Reaksi gelap
ada sinar maupun tidak (stroma)
REAKSI TERANG
 Klorofil dan pigmen lain menyerap energi cahaya
energi kimia ATP dan NADPH
REAKSI GELAP
 ATP dan NADPH dari reaksi terang
digunakan untuk
reduksi CO2
membentuk glukosa dan produk organik
yang lain
Reaksi Terang




Proses penyerapan foton dan mengubahnya
menjadi ATP dan NADPH menghasilkan O2 sebagai
produk samping.
Terjadi di Membran Tilakoid
Zat yang dibutuhkan: Air
Energi cahaya yang diserap klorofil dalam
membran tilakoid akan digunakan untuk
membentuk ATP dari ADP dan fosfat
(Fotofosforilasi)


Pada fase ini terjadi fotolisis air yang
menghasilkan oksigen.
Terdiri 2 jalur aliran elektron yaitu aliran
elektron non-siklik (menghasilkan
NADPH, ATP dan O2) dan aliran elektron
siklik (hanya menghasilkan ATP)
as-bio-fmipa-upi

Proses:
1. Klorofil menyerap energi cahaya merah dan nila
2. Energi tsb untuk memecah air (fotolisis air)
H2O cahaya matahari 2 H+ + ½ O2 + 2e3. 2H+ yang lepas ditampung oleh NADP (reaksi Hill)
2 H2O + 2 NADP+ cahaya matahari 2 NADPH + 2 H+ + O2
4. Selama proses ini terjadi sintesis ATP (foto-fosforilasi)
5. NADPH dan ATP itu akan digunakan untuk reaksi gelap,
sebagian O2 dilepas dan sebagian digunakan untuk
katabolisme
Aliran elektron
– Dimulai dengan penangkapan energi foton
– Ada dua jalur yaitu :
1. Jalur non siklik (Fotosistem II dan I)
2. Jalur siklik (Fotosistem I)
Aliran Non-siklik
as-bio-fmipa-upi
Reaksi terang dan kemiosmosis:
Organisasi membran tilakoid
H2O
CO2
LIGHT
NADP+
ADP
CALVIN
CYCLE
LIGHT
REACTOR
ATP
NADPH
STROMA
(Low H+ concentration)
[CH2O] (sugar)
O2
Cytochrome
complex
Photosystem II
Photosystem I
NADP+
reductase
Light
2 H+
3
Fd
NADPH
NADP+ + 2H+
+ H+
Pq
Pc
2
H2O
THYLAKOID SPACE
(High H+ concentration)
1⁄
1
2
O2
+2 H+
2 H+
To
Calvin
cycle
STROMA
(Low H+ concentration)
Thylakoid
membrane
ATP
synthase
ADP
ATP
P
H+
Aliran siklik
– Hanya fotosistem I yang digunakan
– Hanya ATP yang dihasilkan
,ATP
Reaksi Gelap





Disebut reaksi Blackman / reduksi CO2 / siklus Calvin Benson
Terjadi di Stroma
Zat yang Dibutuhkan: ATP, NADPH (dari reaksi terang), RuBP
Waktu: Siang dan Malam hari
Proses:
1. Dimulai saat CO2 diikat / difiksasi Ribulosa BiPhospat (RuBP – 5
senyawa C)  Senyawa 6 Carbon labil
2. Senyawa 6 Carbon pecah menjadi 2 Fosfogliserat (PGA)
3. PGA menerima gugus P dari ATP, elektron dari NADPH 
12 PGAL
4. 12 PGAL  10 PGAL ke tahap awal menjadi RuBP
 2 PGAL berkondensasi  glukosa 6 phospat
5. Glukosa 6 phospat digunakan untuk membentuk karbohidrat hasil
akhir fotosintesis (sukrosa, amilum, dan selulosa)
• Siklus Calvin memiliki 3 tahap
– Fiksasi karbon
– Reduksi
– Regenerasi akseptor CO2 (RuBp)
Penjelasan Siklus Calvin
1. Fiksasi Karbon: Molekul CO2 diikatkan ke gula 5C
(Ribulose bisphosphate atau RuBP) yang dikatalisasi
oleh enzim RuBP carboxylase oxigenase (Rubisco).
Terbentuk gula 6C yang langsung dipecah menjadi 2 molekul
3-phosphoglycerate.
2. Reduksi: Tiap molekul 3-phosphoglycerate menerima 1
gugus fosfat dari ATP membentuk 1,3Bisphosphoglycerate . NADPH dioksidasi dan elektronnya
ditransfer ke 1,3-Bisphosphoglycerate dan dilepaskan 1
gugus fosfat sehingga menjadi Glyceraldehyde 3phosphate
3. Regenerasi RuBP: 5 molekul Glyceraldehyde 3-phosphate
dikonversi ulang menjadi tiga molekul RuBP dengan
menggunakan 3 molekul ATP. RuBP siap menerima CO2
kembali. Sedangkan 1 molekul Glyceraldehyde 3-phosphate
akan dikeluarkan untuk membentuk glukosa.
Jalur C3, C4, dan Jalur CAM
as-bio-fmipa-upi
Tumbuhan C3
• Tumbuhan yang produk fiksasi karbon pertamanya adalah
senyawa berkarbon tiga yaitu 3-fosfogliserat (jalur C3)
• Terjadinya fotosintesis di sel mesofil
• Tumbuhan memproduksi sedikit makanan apabila stomata
tertutup dalam kondisi yang panas dan kering
• Tingkat CO2 yang rendah di daun mengurangi bahan untuk
siklus Calvin
• Enzim rubisco menambahkan O2 ke siklus Calvin sehingga
terbentuk senyawa berkarbon dua. Mitokondria dan
peroksisom mengubah senyawa berkarbon dua menjadi
CO2
• Contoh tumbuhan C3: padi, gandum, kedelai
Tanaman C4




Produk fiksasi karbon pertama adalah senyawa
berkarbon empat yaitu oksaloasetat.
Tempat terjadinya fotosintesis di dua tempat sel
mesofil dan sel seludang berkas pembuluh (cell
bundle sheath).
Di sel mesofil, CO2 digabungkan ke fosfoenol
piruvat untuk membentuk oksaloasetat oleh
enzim PEP karboksilase
Oksaloasetat dikirim ke sel seludang berkas
pembuluh CO2 dilepaskan, diasimilasi oleh enzim
rubisco ke dalam senyawa organik untuk digunakan
dalam siklus Calvin.
Tanaman C4



Proses ini meminimalkan fotorespirasi
konsentrasi CO2 di sel seludang pembuluh
dipertahankan supaya enzim rubisco tidak
menerima oksigen
Tumbuhan C4 memiliki kemampuan melaksanakan
fotosintesis lebih tinggi dan lebih tahan terhadap
kekeringan
afinitas enzim PEP karboksilase
terhadap CO2 lebih tinggi daripada enzim rubisco
Contoh tumbuhan C4: sorgum, tebu, jagung.

Anatomi daun C4 dan jalur C4
Photosynthetic
cells of C4 plant
leaf
Mesophyll
cell
Mesophyll cell
Bundlesheath
cell
COCO
2 2
PEP carboxylase
PEP (3 C)
ADP
Oxaloacetate (4 C)
Vein
(vascular tissue)
Malate (4 C)
C4 leaf anatomy
BundleSheath
cell
ATP
Pyruate (3 C)
CO2
Stoma
CALVIN
CYCLE
Sugar
Vascular
tissue
Tanaman CAM
(Crassulacean Acid Metabolism)
• Terjadi pada tumbuhan yang hidup di lingkungan
panas dan gersang (kaktus, pineapple)
• Fotosintesis di sel mesofil, namun fiksasi karbon
berlangsung di malam hari ketika stomata terbuka
(siang hari stomata tertutup).
• Membuka stomatanya pada malam hari, sel
mesofil menggabungkan CO2 ke dalam asam
organic dan disimpan di vakuola.
• Selama siang hari, stomata tertutup dan CO2
dilepaskan dari asam organik untuk digunakan
dalam siklus Calvin
Jalur C4 mirip dengan jalur CAM
Pineapple
Sugarcane
C4
Mesophyll Cell
Organic acid
Bundlesheath cell
(a) Pemisahan Parsial
(Lokasi). In C4 plants,
carbon fixation and
the Calvin cycle occur
in different
types of cells.
CALVIN
CYCLE
Sugar
CAM
CO2
CO2 dibentuk
1 menjadi
senyawa 4
kabon (Fiksasi
karbon
2 Asam organic
melepaskan
CO2 ke siklus
Calvin
CO2
Organic acid
Night
Day
CALVIN
CYCLE
Sugar
(b) Pemisahan Temporal
(Waktu). In CAM
plants, carbon fixation
and the Calvin cycle
occur in the same cells
at different times.
Kemosintesis



Adalah peristiwa asimilasi karbon
dengan zat kimia.
Organisme pelakunya disebut
organisme kemosintetik /
kemoautotrof.
Energi diperoleh dari hasil oksidasi
senyawa anorganik yang diperoleh
dari lingkungan, seperti sulfida,
nitrogen, sulfur, besi, amonia, dan
nitrit
Diskusikanlah dengan
teman sebelahmu!

Apa dampak bagi kehidupan jika
tumbuhan tidak dapat berfotosintesis,
hubungkan dengan peristiwa
kelaparan.