KEGIATAN PEMBELAJARAN 3
ANABOLISME
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan anda dapat:
Menjelaskan proses anabolisme yang terdiri dari fotosintesis dan kemosintesis menyangkut bahan, proses, tempat berlangsung dan hasilnya.
B. Uraian Materi
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.
a. Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses pengubahan zat anorganik H2O dan CO2, oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan bantuan cahaya. Peristiwa fotosintesis dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut.
Proses Fotosintesis yang terjadi di kloroplas berlangsung melalui dua tahap reaksi, yaitu tahap reaksi terang dan tahap reaksi gelap. Reaksi terang memerlukan cahaya matahari, sedangkan reaksi gelap tidak memerlukankan cahaya. Secara keseluruhan, fotosintesis berlangsung dalam kloroplas.
Reaksi Terang
Reaksi terang akan berlangsung jika ada cahaya, misalnya cahaya matahari. Energi di tangkap oleh klorofil untuk memecah molekul air, pemecahan inilah yang disebut dengan fotolisis. Reaksi terang merupakan salah satu langkah dalam fotosintesis untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Reaksi terang ini berlangsung di dalam grana. Cahaya juga memiliki energi yang disebut foton. Jenis pigmen klorofil berbeda-beda karena pigmen tersebut hanya dapat menyerap panjang gelombang dengan besar energi foton yang berbeda. Pada reaksi terang yang terjadi di grana, energi cahaya memacu pelepasan elektron dari fotosistem di dalam membran tilakoid.
Fotosistem adalah tempat berkumpulnya beratus-ratus molekul pigmen fotosintesis. Didalam sel-sel daun terdapat tilakoid yang pada membrannya terdapat klorofil dan bersama protein serta molekul lainnya akan membentuk fotosistem.
Terdapat dua jenis fotosistem yang bekerjasama dalam reaksi terang fotosintesis, yaitu fotosisten I dan fotosistem II. Kedua fotosistem ini bekerjasam menghasilkan ATP dan NADPH sebagai produk utama dalam reaksi terang.
Perhatikan gambar berikut!
Gambar 10. Tahap Reaksi Terang
Sumber: edubio.info
ATP dan NADPH dapat terbentuk dengan digerakkan oleh cahaya dengan member energi kepada kedua fotosistem yang terdapat pada membran tilakoid kloroplas. Selama reaksi terang fotosintesis terdapat dua kemungkinan aliran elektron yaitu melalui jalur non siklik dan aliran siklik.
Jalur aliran elektron non siklik adalah yang utama dengan elektron mengalir dari molekul air, kemudian melalui fotosistem II dan fotosistem I. Elektron dan ion hidrogen akan membentuk NADPH dan ATP. Oksigen yang dibebaskan berguna untuk respirasi aerob. Pusat reaksi pada fotosistem I mengandung klorofil a, disebut sebagai P700, karena dapat menyerap foton terbaik pada panjang gelombang P700 nm. Pusat reaksi pada fotosistem II mengandung klorofil a yang disebut sebagai P680, karena dapat menyerap foton terbaik pada panjang gelombang 680 nm.
Jalur aliran electron siklik yang hanya pada kondisi tertentu electron terfotoeksitasi mengambil jalur ini. Aliran electron siklik merupakan hubungan yang singkat menggunakan fotosistem I tetapi tidak menggunakan fotosistem II.
Reaksi Gelap
Reaksi gelap merupakan proses penggunaan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula.
Fase-fasenya: - Pengikatan (fiksasi) CO2
- Reduksi
- Pembentukan RuBP
Disebut juga siklus Calvin-Benson. Reaksi ini disebut reaksi gelap, karena tidak tergantung secara langsung dengan cahaya matahari. Reaksi gelap terjadi di stroma. Namun demikian, reaksi ini tidak mutlak terjadi hanya pada kondisi gelap. Reaksi gelap memerlukan ATP, hidrogen, dan elektron dari NADPH, karbon dan oksigen dari karbondioksida, enzim yang mengkatalisis setiap reaksi, dan RuBP (Ribulosa Bifosfat) yang merupakan suatu senyawa yang mempunyai 5 atom karbon.
Perhatikan gambar berikut!
Gambar 11. Tahap Reaksi Gelap
Sumber: marissakurniawan.blogspot.co.id
Reaksi gelap terjadi melalui beberapa tahapan, yaitu:
∙ Karbondioksida diikat oleh RuBp (Ribulosa bifosfat yang terdiri atas 5 karbon) menjadi senyawa 6 karbon yang labil. Senyawa 6 karbon ini kemudian memecah menjadi 2 fosfogliserat (PGA).
∙ Masing-masing PGA menerima gugus pfosfat dari ATP dan menerima hidrogen serta e dari NADPH. Reaksi ini menghasilkan PGAL (fosfogliseraldehida).
∙ Tiap 6 molekul karbondioksida yang diikat dihasilkan 12 PGAL.
∙ Dari 12 PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadi RuBp, dan seterusnya RuBP akan mengikat CO2 yang baru.
∙ Dua PGAL lainnya akan berkondensasi menjadi glukosa 6 fosfat. Molekul ini merupakan prekursor (bahan baku) untuk produk akhir menjadi molekul sukrosa yang merupakan karbohidrat untuk diangkut ke tempat penimbunan tepung pati yang merupakan karbohidrat yang tersimpan sebagai cadangan makanan.
b. Kemosintesis
Kemosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan zat organik dengan memanfaatkan sumber energi hasil reaksi kimia. Pada kemosintesis energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan, misanya sulfur, hydrogen, besi, ammonia, nitrit hydrogen sulfida.
Kemosintesis dapat ditemukan 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 di bawah ini.
Gambar 12. Bagan Proses Kemosintesis
Sumber: scienceandenvironmentyear3.com
C. Rangkuman
1. Anabolisme disebut juga asimilasi atau sintesis merupakan rangkaian proses reaksi kimia yang berkaitan dengan proses penyusunan atau sintesis molekul/senyawa kompleks dari molekul-molekul/ senyawa sederhana atau penyusunan zat dari senyawa/molekul sederhana menjadi senyawa yang kompleks.
2. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya disebut fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energy kimia disebut kemosintesis.
3. Fotosintesis meliputi dua tahap reaksi, yakni tahap reaksi terang yang diikuti dengan tahap reaksi gelap.
4. Reaksi terang merupakan salah satu langkah dalam fotosintesis untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia.
5. Fotolisis merupakan pemecahan molekul air dengan bantuan cahaya. 6. Siklus Calvin-Benson, reaksi ini disebut reaksi gelap, karena tidak tergantung secara langsung dengan cahaya matahari. Reaksi gelap terjadi di stroma.
7. Kemosintesis merupakan proses penyusunan atau pembentukan zat organic dengan memanfaatkan sumber energy hasil reaksi kimia.
D. Penugasan Mandiri
Buatlah bagan tentang anabolisme di kertas karton semenarik mungkin dan mudah di pahami, selanjutnya analisis pernyataan yang menyatakan “kelangsungan hidup semua makhluk bergantung pada masa depan daun”, bagaimana menurut pendapatmu? presentasikan di depan teman-temanmu yang lain!
E. Latihan Soal
Untuk memperdalam pemahaman anda mengenai materi di atas kerjakanlah latihan berikut!
1. Jelaskan siklus siklik pada reaksi terang fotosintesis!
2. Jelaskan perbedaan reaksi terang dengan reaksi gelap!
3. Jelaskan pengertian dari:
a. Kemosintesis
b. Fotolisis
c. Fotosintesis
Rubrik jawaban dan penskoran
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian akhir soal ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 3.
Nilai = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑆𝑘𝑜𝑟 𝑃𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ𝑎𝑛 x 100 %
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑆𝑘𝑜𝑟 𝑀𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚
Konversi tingkat penguasaan:
90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Ke pembelajaran selajutnya. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 3, terutama bagian yang belum dikuasai
F. Penilaian Diri
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!
Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak".
Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
EVALUASI
Pilihlah satu jawaban yang tepat!
1. Berikut ini beberapa pernyataan tentang proses metabolisme ....
1. Menghasilkan energi dalam bentuk ATP
2. Proses pemecahan molekul air oleh cahaya
3. Perubahan senyawa anorganik menjadi senyawa organik
4. Merupakan proses eksorgenik
5. Merupakan proses endorgenik
6. Melalui proses perubahan glukosa menjadi asam piruvat
Pernyataan yang merupakan proses anabolisme adalah ....
A. 1, 2 dan 3
B. 1, 3 dan 6
C. 2, 3 dan 4
D. 2, 3 dan 5
E. 1, 4 dan 6
2. Penyusun utama enzim dalam bentuk molekul protein adalah ....
A. kofaktor.
B. apoenzim.
C. koenzim.
D. holoenzim.
E. gugus prostetik.
3. Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Peningkatan laju reaksi dilakukan enzim melalui….
A. peningkatan energi aktivasi.
B. energi aktivasi meningkatkan kerja enzim.
C. energi aktivasi tidak mempengaruhi kerja enzim
D. penurunan energi aktivasi.
E. kerja enzim tidak ada hubungan dengan energi aktivasi.
4. Asam piruvat merupakan produk dari metabolisme…. ....
A. glikolisis
B. siklus Krebs
C. fotosintesis
D. siklus Calvin
E. dekarboksilasi oksidatif
5. Dalam rantai transfer elektron setiap 1 molekul NADH akan menghasilkan ….
A. penguraian dinding sel
B. enzim-enzim tidak aktif lagi
C. melelehnya lemak dalam sel
D. penguraian karbohidrat
E. melelehnya membran sel
6. Pernyataan di bawah ini yang tepat untuk fermentasi asam laktat adalah ….
A. menghasilkan NADH
B. menghasilkan CO
C. menghasilkan H2O
D. menghasilkan O2
E. menghasilkan CO2
7. Asam piruvat sebelum masuk siklus Krebs di mitokondria akan diubah dulu menjadi ….
A. asam sitrat
B. koenzim-A
C. asetil koenzim-A
D. etanol
E. asam laktat
8. Energi hasil dari katabolisme selalu disimpan dalam bentuk…
A. NADP
B. Substrat
C. Lemak
D. ATP
E. FAD
9. Pernyataan berikut ini merupakan ciri dari fermentasi alkohol…
A. dihasilkan alkohol dan CO
B. dihasilkan alkohol dan CO2
C. dihasilkan alkohol dan CO+
D. dihasilkan alkohol dan CO+2
E. dihasilkan alkohol dan CO-2
10. Dalam respirasi aerob akan menghasilkan ATP sebanyak ….
A. 30 ATP
B. 32 ATP
C. 34 ATP
D. 36 ATP
E. 38 ATP
KUNCI JAWABAN
DAFTAR PUSTAKA
Aryilina, Diah. Dkk, 2007. Biologi SMA dan MA untuk Kelas XII, Jakarta, Erlangga
Campbell, N.A., J.B. Reece, & L.G. Mitchell. 2003. Biologi.Edisi ke-5. Terj. Dari Biologi,5th ed. oleh Manulu, W. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Irmaningtyas. 2014. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok peminatan Matematika dan Imu Alam. Jakarta: Erlangga
http://www.biologiedukasi.com.
http://www.biology4aevel.blogspot.com.
http://www.biology-online.org