METABOLISME SEL

A. ENZIM

Enzim adalah biokatalisator yang bisa mempercepat reaksi biologis di dalam tubuh. Enzim digunakan pula dalam industri makanan dan medis.

Sementara di ilmu biologi, enzim didefinisikan sebagai biokatalisator yang berfungsi mempercepat reaksi biologis di dalam tubuh. Dengan adanya enzim, proses reaksi biologis di dalam tubuh bisa terjadi tanpa ikut bereaksi dengan subtrat (komponen yang akan dipecah oleh enzim).

1. KOMPONEN ENZIM

Sebagian besar enzim, terdiri atas dua komponen penyusun, yakni protein (apoenzim) dan non-protein (gugus prostetik). 

Apoenzim adalah komponen paling dominan dalam struktur enzim. Selain itu, apoenzim ini bersifat labil karena mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu dan pH, serta tidak tahan panas. 

Adapun gugus prostetik terdiri dari ion anorganik dan ion organik kompleks. Ion anorganik dalam gugus prostetik disebut sebagai kofaktor. 

Fungsi kofaktor ialah katalis yang mampu meningkatkan kerja enzim. Sedangkan ion organik dalam gugus prostetik disebut koenzim, yang berfungsi untuk memindahkan zat kimia dari satu enzim ke enzim lain.

Secara umum, Enzim memiliki setidaknya enam sifat yang khas. 

Pertama, enzim hanya mengubah kecepatan reaksi. Jadi, enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. 

Kedua, enzim bekerja secara spesifik. Maka itu, enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu. 

Ketiga, enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein, antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Keempat, enzim diperlukan dalam jumlah sedikit, sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator. 

Kelima, enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik. Ini berarti enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain, dan juga sebaliknya, menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu. 

Keenam, enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat), serta konsentrasi substrat. 

Fungsi dan Cara Kerja Enzim 

Enzim bertindak sebagai katalis dalam organisme hidup. 

Enzim mengatur laju reaksi kimia tanpa dirinya sendiri berubah dalam proses tersebut. Molekul yang bekerja dengan enzim disebut dengan istilah substrat. 

Substrat berikatan dengan suatu daerah pada enzim yang disebut tapak aktif. 

Ada dua model cara kerja enzim. 

Pada model gembok dan kunci (Lock and key), situs aktif enzim dibentuk secara tepat untuk menampung substrat tertentu. 

Untuk teori gembok dan kunci atau lock anda key theory di jelaskan bahwa dalam sebuah enzim terdapat sisi aktif yang terdiri dari sejumlah kecil asam amino.

Bentuk dari sisi aktif tersebut sangat spesifik, sehingga hanya molekul yang memiliki bentuk tertentu yang bisa menjadi substrat bagi enzim.

Enzim serta substrat bisa bergabung membentuk kompleks, dapat di analogikan seperti kunci yang masuk pada sebuah gembok. Dalam kompleks tersebut, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi rendah. Kemudian kompleks akan lepas serta melepaskan produk dan membebaskan enzim.

Sementara di model induced-fit atau kecocokan yang terinduksi, situs aktif dan media tidak cocok satu sama lain, tetapi keduanya mengubah bentuknya agar terhubung. 

Sedangkan teori kecocokan yang terinduksi atau Induced fit Theory, yang berdasarkan pada bukti kristalografi menggunakan sinar x, analisis kimia sisi aktif enzim, dan teknik yang lainnya, terdapat kemungkinan  bahwa sisi aktif dari enzim bukan suatu bentuk yang kaku.

Jika menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif dari enzim adalah bentuk yang fleksibel. Sebab ketika substrat masuk pada daerah sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif tersebut termodifikasi melingkupinya membmentuk kompleks.

Ketika produk telah lepas dari kompleks, enzim kembali tidak aktif dan akan berubah menjadi bentuk yang lepas, sehingga substrat yang lain dapat berekasi kembali dengan enzim tersebut.

Berdasarkan salah satu sifat enzim sebagai biokatalisator, disebutkan bahwa enzim dapat bekerja secara bolak-balik. Hal tersebut berarti bahwa enzim tidak mempengarusi arah reaksi, sehingga enzim dapat bekerja secara bolak-balik. Enzim juga dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa lain, dan dapat menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu.

Selain dapat bekerja secara bolak-balik, enzim juga bekerja secara spesifik atau khusus. Cara kerja enzim secara spesifik atau khusus karena dalam sebuah sel terdapat ribuan jenis enzim yang memiliki fungsi spesifik.

Karena pada setiap enzim hanya dapat bekerja untuk mengkatalisis reaksi yang spesifik. Sehingga dapat dikatakan bahwa enzim dapat bekerja apabila substratnya cocok.

Dikutip dari Britannica, enzim mengkatalisasi banyak aspek dari metabolisme sel yang mempunyai fungsi berikut: 

• Pencernaan makanan di mana molekul nutrisi yang besar (seperti protein, karbohidrat, dan lemak) dipecah menjadi molekul yang lebih kecil. Konservasi dan transformasi energi kimia. Konstruksi makromolekul seluler dari prekursor yang lebih kecil. Setiap sel di tubuh mengandung DNA. Setiap sel membelah, DNA perlu disalin. 
• Enzim membantu dalam proses ini dengan melepaskan gulungan DNA dan menyalin informasi. 
• Enzim juga dibutuhkan di industri makanan dan medis. Fermentasi anggur, ragi roti, pengentalan keju, dan pembuatan bir telah dipraktekkan sejak awal, tetapi baru pada abad ke-19 reaksi ini dipahami sebagai hasil dari aktivitas katalitik enzim. Sejak itu, enzim menjadi semakin penting dalam proses industri yang melibatkan reaksi kimia organik. 
• Di dunia medis, penggunaan enzim untuk membunuh mikroorganisme penyebab penyakit, mempercepat penyembuhan luka, hingga mendiagnosis penyakit tertentu.

B. KATABOLISME

Katabolisme

Merupakan proses pemecahan molekul kompleks (mengandung energi tinggi) menjadi molekul lebih sederhana (mengandung energi lebih rendah). Proses katabolisme bertujuan untuk menghasilkan energi yang terkandung dalam suatu senyawa. Berdasarkan keberadaaan oksigen proses katabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu respirasi dan fermentasi. Respirasi merupakan proses katabolisme yang terjadi dalam kondisi oksigen yang cukup (aerob), sedangkan fermentasi merupakan proses katabolisme yang terjadi dalam kondisi tidak ada oksigen (anaerob).

1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob merupakan respirasi yang memerlukan O2 dari udara. Persamaan reaksi pada proses respirasi aerob sebagai berikut.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂ + 6H₂O + ATP

Repirasi merupakan proses yang menghasilkan energi menggunakan oksigen dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana. Respirasi aerob terjadi melalui empat tahap, yaitu:

1. Glikolisis, yaitu proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat.

Glikolisis merupakan prses pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Glikolisis terjadi di sitosol. Dalam glikolisis, satu molekul glukosa akan dihasilan 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Secara singkat, persamaan reaksinya sebagai berikut.

Glukosa + 2ADP + 2P + 2NAD  2 Asam Piruvat + 2 ATP + 2NADH

2. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yaitu perombakan asam piruvat menjadi asetil Ko-A.

Pada tahap ini, asam piruvat diubah menjadi asetil Co-A dengan menghasilkan NADH dan melepaskan CO_2. Pada organisme eukariotik, dekarboksilasi oksidatif berlangsung dalam matrriks mitokondria. Pada organisme prokariotik, tahap tersebut berlangsung dalam sitosol (cairan sitoplasma sel).

3. Daur asam sitrat, yaitu siklus yang menghasilkan energi dengan merombak asetil Ko-A menjadi akseptor elektron.

Siklus Krebs berfungsi menghasilkan energi dan berbagai senyawa antara yang akan digunakan untuk sintesis senyawa lain. Tahap ini berlangsung di dalam matriks mitikondria. Dari 2 asetil Co-A yang masuk siklus Krebs akan menghasilkan 4 CO₂, 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH₂.

4. Transfer elektron, yaitu mekanisme pembentukan energi dan menghasilkan produk sampingan berupa air.

Setiap transpor elektron berfungsi mengoksidasi NADH dan FADH₂ dari tahap sebelumnya. Tahap ini berlangsung di membran dalam mitokondria. Elektron dan hidrogen dari senyawa yang bergabung dalam NADH dan FADH₂ dialirkan melalui senyawa penerima elektron seperti NAD, FAD, koenzimQ, dan sitokrom. Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir pada proses tersebut. Selanjutnya, oksigen bergabung dengan H⁺ membentuk H₂O. Setiap perpindahan elektron yang terjadi, energiyang terlepas digunakan untuk membentuk ATP.

Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosfolisasi oksidatif. Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, oksidasi 1 FADH menghasilkan 2 ATP.

Ada perbedaan antara jumlah ATP yang dihasilkan organisme eukariotik dan prokariotik. Pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH₂ terjadi dalam membran mitokondria. Namun. NADH hasil glikolisis dibentuk dalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus dimasukan ke mitokondria. Pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 36.

2. RESPIRASI AEROB MELALUI JALUR PENTOSA FOSFAT

Jalur pentosa fostat mengubah salah satu cara untk mendapatkan energi dari oksidasi gula menjadi karbon dioksida dan air. Pada jalur pentosa fosfat dihasilokan CO₂ dan 2 NADPH₂. Selanjutnya, NADPH₂ dioksidasi dalam sistem transpor  elektron. Pada jalur tersebut senyawa antara yang terbentuk berupa gula.

<script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script> <ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-format="fluid" data-ad-layout-key="-fe+6b+2b-jv+sq" data-ad-client="ca-pub-7240172388974873" data-ad-slot="1220020478"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script>
<script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script> <ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-format="fluid" data-ad-layout-key="-fe+6b+2b-jv+sq" data-ad-client="ca-pub-7240172388974873" data-ad-slot="1220020478"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script>
·           Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Respirasi anaerob disebut juga respirasi intramolekul. Reaksi-reaksi yang terjadi dalam repirasi anaerob sama seperti pada respirasi aerob. Namun, dalam respirasi anaerob eran oksigen digantikan oleh zat lain, misalnya NO₃ dan SO₄. Energi yang dihasilkan dalam respirasi anaerob jauh lebih sedikit daripada respirasi aerob. Respirasi anaerob hanya bisa dilakukan oleh mikroorganisme tertentu, misalnya bakteri. Respirasi anaerob merupakan reaksi fermentasi.

Fermentasi adalah proses penguraian  karbohidrat menjadi senyawa lain tanpa bantuan oksigen. Fermentasi terdiri atas dua tahap, yaitu glikolisis dan pembentukan NAD+. Pada proses ini asam piruvat hasil glikolisis tidak diubah  menjadi asetil Co-A, tetapi direduksi menjadi senyawa-senyawa lain dengan bantuan NADH.

Perbedaan antara fermentasi dengan respirasi aerob terletak pada organ yang berperan. Fermentasi tiak melibatkan mitokondria, sedangkan respirasi aerob melibatkan mitokondria. Satu molekul glukosa yang difermentasi menghasilkan 2 ATP. Fermentasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu fermentasi asam laktat dan alkohol.

·         Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat menggunakan bahan baku berupa asam piruvat dari hasil glikolisis menghasilkan asam laktat dan ATP. Proses ini terjadi pada sel-sel otot. Timbunan asam laktat yang berlebihan dapat mengakibatkan otot terasa lelah dan nyeri.

Persamaan reaksi dari fermentasi asam laktat sebagai berikut.

·         Fermentasi Alkohol

       Fermentasi alkohol menggunakan bahan baku berupa asam piruvat dai hasil glikolisis menghasilkan etanol, CO2 dan ATP. Fermentasi alkohol disebut juga peragian alkohol atau alkoholisasi. Fermentasi ini terjadi pada khamir atau yeast ( Saccharomyces sp.).

Persamaan reaksi dari fermentasi alkohol sebagai berikut.

2 KATABOLISME LEMAK DAN PROTEIN

protein dan lemak dalam makanan tersebut juga dapat dimanfaatkan oleh sel untuk menghasilkan Adenosine triphosphate (ATP).   

Skema katabolisme protein dan lemak 

1. Katabolisme 

Protein Protein dalam percernaan awalnya dipecah menjadi asam amino. Kemudian gugus amino pada asam amino tersebut dilepaskan. Proses tersebut dinamakan dengan deaminasi yang menghasilkan urea dan dan senyawa dengan beberapa atom karbon. Senyawa tersebut kemudian masuk kedalam rangkaian glikolisis atau siklus krebs. 

Sebagai contoh, asam amino alanin diubah menjadi piruvat, glutamate diubah menjadi α-ketoglutarate dan aspartat menjadi oksaloasetat. 

Piruvat kemudian akan dioksidasi menjadi acetyl-CoA.  α-ketoglutarate dan oksaloasetat akan masuk ke dalam siklus krebs. 

                                                 

                        

                         Deaminasi glutamate menjadi α-ketoglutarate 

2. Katabolisme Lemak 

Lemak yang masuk dalam pencernaan akan dipecah menjadi giserol dan asam lemak. Asam lemak mempunyai rangkaian ekor yang terdiri dari ikatan –CH2. Asam lemak dioksidasi di dalam matriks mitokondria. Enzim-enzim dalam matriks mitokondria tersebut memutuskan 2 molekul atom karbon dengan gugus acetyl pada ekor asam lemak hingga seluruh asam lemak dikonversi menjadi gugus acetyl. Tiap-tiap gugus acetyl yang dihasilkan akan berikatan dengan coenzyme A membentuk acetyl-CoA. Proses diatas sering disebut dengan β-oksidasi. β-oksidasi; konversi asam lemak menjadi acetyl-CoA 

besar manakah ATP yang dihasilkan oleh lemak dan karbohidrat (sukrosa)? 

Mari kita bandingkan.. 

Jika diasumsikan bahwa 1 NADPH dapat menghasilkan 2,5 ATP dan FADH2 menghasilkan 1,5 ATP  Glukosa yang mengandung 6 atom karbon dapat menghasilkan 30 ATP. 

Sedangkan perhitungan ATP yang dihasilkan oleh 6 atom karbon asam lemak adalah sebagai berikut : 

- terjadi 2 kali reaksi β-oksidasi untuk mengubah asam lemak tersebut menjadi 3 acetyl-CoA, tiap kali reaksi diperlukan 1 ATP sehingga total diperlukan 2 ATP. Namun, dalam tiap-tiap reaksi tersebut juga dihasilkan 1 NADPH dan 1 FADH2.. Sehingga ATP yang diperoleh dari reaksi tersebut adalah 6 ATP (8 ATP-2 ATP). 

- tiap-tiap acetyl-CoA masuk kedalam siklus krebs dan menghasilkan 10 ATP. Sehingga 3 acetyl-CoA menghasilkan 30 ATP 

- Jadi total ATP keseluruhan yang diperoleh dari katalisis 6 karbon asam lemak adalah 36 ATP. Dari perhitungan tersebut, diketahui bahwa lemak menyimpan energi (ATP) lebih banyak dari pada karbohidrat yaitu 20 % lebih banyak. Selain itu, asam lemak juga memiliki berat atau ukuran 2/3 lebih rendah dari pada glukosa sehingga 1 gram asam lemak mengandung lebih banyak kalori dari pada 1 gram glukosa. Oleh karena itu, hewan lebih suka menyimpan kelebihan kalori dalam bentuk lemak dari pada karbohidrat karena jika hewan menyimpan kelebihan kalori dalam bentuk karbohidrat biomassanya akan lebih besar.

C. ANABOLISME

1. FOTOSINTESIS

fotosintesis berasal dari bahasa Yunani, yaitu foto yang berarti cahaya dan synthesis yang berarti penggabungan. Secara sederhana, fotosintesis adalah proses reaksi penggabungan berbagai zat untuk menghasilkan makanan oleh tumbuhan dengan melibatkan cahaya matahari. 

PROSES FOTOSINTESIS

Reaksi Terang

Jalannya reaksi-reaksi fotosintesis terdiri dari reaksi terang dan reaksi gelap.

 

Reaksi terang adalah reaksi yang bergantung pada cahaya. Jika tidak ada cahaya, maka reaksi terang tidak akan terjadi.

 

Dalam proses reaksi terang, produk utama yang dihasilkan ATP dan NADPH. Sedangkan, oksigen yang kita hirup itu merupakan produk sampingan dari fotosintesis. Apakah buktinya reaksi terang menghasilkan oksigen?

Sebagai ilustrasi coba anda perhatikan animasi berikut ini!

Anda dapat mempraktikkan percobaan sederhana sesuai animasi di atas untuk membuktikan adanya oksigen yang dihasilkan tanaman pada proses fotosintesis. Oksigen dibutuhkan tanaman dalam proses pembakaran.

 

Dalam reaksi terang, terjadi tiga proses yang berlangsung di dalam kloroplas, khususnya di membran tilakoid. Perhatikan animasi berikut:

Berdasarkan animasi yang Anda lihat, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.

Dalam reaksi terang, terjadi tiga proses yang berlangsung di dalam membran tilakoid, yaitu:

 

• Pigmen fotosintesis menyerap cahaya dan melepaskan elektron yang akan masuk ke transpor elektron.

• Bersamaan dengan itu, terjadi fotolisis air atau pecahnya molekul air menjadi oksigen, ion-ion hidrogen (H+), dan elektron.

• ATP dan NADPH terbentuk. Pigmen fotosintesis yang melepas elektron menerima kembali elektron dari molekul air sebagai ganti elektron yang hilang.

ALIRAN ELEKTRON SIKLIK DAN NON SIKLIK

Dalam reaksi terang terdapat 2 jenis aliran elektron, yaitu aliran elektron non siklik dan aliran elektron siklik. Berikut ini penjelasan untuk kedua sistem transpor elektron tersebut, dimana keduanya akan melewati suatu fotosistem.

Perhatikan animasi berikut:

Reaksi gelap atau siklus Calvin sangat mengkonsumsi lebih banyak ATP dari pada NADPH. Sedangkan aliran elektron non siklik memproduksi ATP dan NADPH dalam jumlah yang hampir sama.

Lantas, apa fungsi aliran elektron siklik? Aliran elektron siklik yang hanya memproduksi ATP berperan untuk menutupi kekurangan ATP tersebut. Jalur siklik terjadi pada beberapa bakteri dan juga pada semua organisme fotoautotrof.

Berdasarkanreaksi pengikatan CO2dari udara tanaman di bedakan menjadi 3 macam, yaitu tanaman C3,C4 dan CAM.

1. Tanaman C3

Tumbuhan/Tanaman C3 adalah tumbuhan yang mendominasi sebagian besar di bumi (85%) dengan melakukan fotosintesis secara standar. Pada saat siklus Calvin, senyawa pertama yang melakukan fiksasi CO2 adalah fosfogliserat (molekul berkarbon 3) dengan bantuan enzim rubisco sehingga lintasan tersebut dinamakan C3. Tumbuhan ini tidak memiliki adaptasi fotosintesis untuk mengurangi laju fotorespirasi. Contoh tanaman C3 adalah mangga, padi, gandum, kedelai, dll.

Tumbuhan/Tanaman C4 adalah tumbuhan yang pada saat melakukan proses fotosintesis menggunakan lintasan C4. Hal yang membedakan dari tanaman C4 yakni daun dari tanaman C4 berupa Anatomi Kranz. Anatomi daun tersebut memiliki dua macam kloroplas (dimorfik) di dua tempat yakni sel mesofil dan seludang pembuluh (bundle-sheath).

Tumbuhan/Tanaman CAM adalah tumbuhan yang saat melakukan fotosintesis menggunakan lintasan crassulacean acid metabolism (CAM) untuk meminimalkan laju fotorespirasi. Pemberian nama tersebut berdasarkan pertama kali ditemukannya lintasan reaksi tersebut pada Famili Crassulaceae. Saat ini ada sekitar 20 famili tumbuhan CAM seperti Cactaceae, Orchidaceae, Liliaceae, Bromeliaceae, dan Euphorbiaceae.

Proses Fotosintesis pada Tumbuhan C3, C4, dan CAM

a. Tumbuhan C3

Sebagian besar tumbuhan di bumi merupakan tipe C3, dengan contoh yang paling umum adalah padi, gandum, dan kedelai. Disebut tumbuhan C3 karena enzim rubisco akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan ribulosa bifosfat menjadi 3-fosfogliserat yang merupakan molekul berkarbon 3. Molekul berkarbon 3 ini selanjutnya akan menjalani serangkaian proses siklus calvin dan melepaskan glukosa sebagai hasilnya.

Pada siang hari tumbuhan C3 akan menutup sebagian stomata untuk mengurangi penguapan. Akibatnya konsentrasi CO2 di dalam jaringan akan berkurang dan konsentrasi O2 hasil fotosintesis akan meningkat. Hal ini akan memicu terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan bagi tumbuhan. Fotorespirasi akan mengikat O2 untuk diolah untuk menghasilkan CO2 namun dengan menggunakan ATP yang justru membuang-buang energi tumbuhan. Tumbuhan C3 rentan mengalami fotorespirasi di siang hari yang panas [2].

b. Tumbuhan C4

Tumbuhan yang masuk kategori C4 dalam fotosintesisnya adalah jagung, tebu, dan keluarga rumput-rumputan lainnya. Disebut tumbuhan C4 karena enzim PEP karboksilase akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan fosfoenolpiruvat menjadi oksaloasetat yang merupakan molekul berkarbon 4. Penangkapan CO2 ini terjadi di mesofil daun, kemudian molekul berkarbon 4 tersebut akan diubah menjadi malat dan menuju sel seludang pembuluh untuk melepaskan CO2. Setelah dilepaskan, CO2 akan menjalani siklus calvin di sel seludang pembuluh tersebut dan menghasilkan karbohidrat.

Patut untuk diperhatikan bahwa reaksi gelap dalam tumbuhan C4 terjadi di 2 sel yang berbeda. Penangkapan CO2 terjadi di sel mesofil daun, sedangkan siklus calvin terjadi di sel seludang pembuluh. Hal ini akan menjadikan konsentrasi CO2 di seludang pembuluh selalu tinggi sehingga mencegah atau mengurangi terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan. Tumbuhan C4 umumnya hidup di tempat dengan kondisi cuaca yang panas dengan intensitas cahaya matahari yang tinggi [2].

c. Tumbuhan CAM

Tumbuhan yang masuk kategori CAM adalah kelompok sukulen (menyimpan air) seperti lidah buaya, kaktus, dan nanas yang umumnya hidup di lingkungan kering. CAM adalah singkatan dari crassulacean acid metabolism, karena proses ini petama dijumpai pada keluarga Crassulaceae. Tumbuhan CAM akan menangkap CO2 dan digabungkan dengan molekul lain menghasilkan asam organik.

Stomata tumbuhan CAM akan terbuka di malam hari dan akan tertutup di siang hari. Ketika malam hari CO2 akan ditangkap untuk membentuk asam organik yang kemudian disimpan hingga pagi tiba. Ketika pagi dan stomata mulai menutup, CO2 akan dilepaskan untuk menjalani siklus calvin menghasilkan karbohidrat.

Tumbuhan C4 dan CAM memiliki kemiripan dimana CO2 yang masuk tidak langsung menjalani siklus calvin tetapi ditangkap untuk membentuk molekul lain terlebih dahulu. Namun pada tumbuhan C4 penangkapan CO2 dan siklus calvin terjadi di sel yang berbeda, sedangkan pada tumbuhan CAM penangkapan CO2 dan siklus calvin terjadi pada waktu yang berbeda [

2. KEMOSINTESIS

Selain fotosintesis, ternyata ada proses lain yang terjadi. Namanya kemosintesis. Sama seperti fotosintesis, kemosintesis merupakan proses pembentukan (anabolisme). Meski begitu, perlu diingat bahwa proses ini tidak terjadi di dalam tumbuhan, Squad. Proses penyusunan bahan organik yang menggunakan sumber energi dengan cara pengoksidasian (pemecahan) senyawa kimia. Kemosintesis dapat kamu temukan dalam:

1. pembentukan sulfat oleh bakteri sulfur (Thiobacillus, Bagiatoa)

2. pembentukan nitrat oleh bakteri nitrat dan bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter).

Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu. Misalnya bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri). Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya amonium karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi berikut ini:

Organisme yang melakukannya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk asimilasi karbon.

Beberapa bakteri kemosintesis ini mempunyai kemampuan seperti organisme berklorofil, yaitu mampu membuat karbohidrat dari bahan mentah anorganik, tetapi mereka tidak menggunakan energi cahaya untuk melakukan hal itu. Pengubahan karbondioksida menjadi karbohidrat dapat pula terjadi dalam sel-sel hewan seperti pada sel-sel tumbuhan. Bakteri pelaku kemosintesis memperoleh energi dan elektron-elektron dengan melaksanakan oksidasi beberapa substansi tereduksi yang ada di alam sekitarnya. Energi bebas tersedia oleh oksidasi ini kemudian digunakan untuk pembuatan karbohidrat.

Energi yang telah didapat tersebut dipakai untuk mereduksi karbondioksida menjadi karbohidrat dengan cara yang sama seperti yang dilakukan bakteri belerang fotosintetik. Mereka menyelesaikan oksidasi senyawa besi yang teroksidasi sebagian dan mampu merangkaikan energi yang dihasilkan oksidasi ini untuk mensintesis karbohidrat. Oksidasi ini menghasilkan energi untuk mendorong reaksi sintesis bakteri tersebut. Nitrat yang dihasilkan menyediakan keperluan nitrogen bagi tumbuhan. Untuk mudahnya, kamu bisa lihat di bagan ini, Squad.

Bagan Proses Kemosintesis (Sumber: scienceandenvironmentyear3.com).

Proses fotosintesis dan kemosintesis ini merupakan proses alami yang akan selalu terjadi dalam pembentukan sel-sel baru. Maka dari itu, baiknya kita tidak mengganggu proses tersebut agar keseimbangan ekosistem tetap terjaga.

3. SINTESIS LEMAK DAN PROTEIN

a Sintesis Protein

Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida. Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai “pengatur sintesis protein”. Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.


b. Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs.Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut.Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.