CONTOH LKS BIOLOGI UNTUK TUGAS SEMESTER V

NAMA        : Rabi`ah Al_Adawiyyah

NIM            : 138450 42

BIOLOGI  : II ( Dua )

METABOLISME

LEMBAR KERJA SISWA

Standar Kompetensi	:	2.1.Memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme
Kompetensi Dasar	:	2.1.1 Mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses   metabolisme
Indikator	:	-          Mendeskripsikan struktur enzim -          Menguji kerja enzim dengan enzim
Waktu	:	2 x 45 menit
Materi :	:

METABOLISME

            Metabolisme merupakan suatu totalitas proses kimia yang berlangsung di dalam sel. Proses tersebut hanya dapat berlangsung bila terdapat materi atau zat yang bereaksi dan mendukung energi proses metabolisme tersebut. Disamping dua komponen tersebut, masih ada lagi molekul yang mutlak diperlukan agar metabolisme berlangsung, molekul tersebut adalah ATP dan enzim. Metabolisme digolongkan menjadi dua fase yaitu Anabolisme (biosintesis) merupakan fase pembentukan molekul pemula yang lebih kecil disusun menjadi makromolekul besar yang merupakan komponen sel, seperti protein dan asam nukleat dan Katabolisme merupakan fase pemecahan yang menyebabkan molekul organik nutrien seperti karbohidrat, protein dan lemak terurai menjadi produk akhir yang lebih kecil dan sederhana seperti asam alktat, CO₂, dan amonia dengan menghasilkan energi.

ENZIM
            Menurut Kuhne (1878), enzim berasal dari kata in + zyme yang berarti sesuatu dalam ragi. Menurut Mayrback (1952), enzim adalah senyawa protein yang dapat mengatalisi reaksi-reaksi kimia dalam sel da jaringan mahluk hidup. Dari hasil penelitian dapat di simpulkan bahwa ENZIM adalah biokatalisator, yang artinya senyawa organik berupa protein bermolekul besar yang dapat mempercepat jalannya reaksi-reaksi metabolisme tanpa mengalami perubahan struktur kimia.
Enzim berperan untuk mempercepat reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, tetapi enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi.

Secara internasional enzim dikelompokkan menjadi 6 kelas yaitu :

1. Oksidoreduktase : enzim yang berperan dalam pemindahan electron (redoks).
2. Transterase : enzim yang berperan dalam pemindahan gugus fungsionil.
3. Hidrolase : enzim yang membantu dalam proses hidrolisis (pemindahan gugus fungsional ke air).
4. Liase : enzim yang berperan dalam penambahan gugus pada ikatan ganda atau sebaliknya.
5. Isomerase : enzim yang berperan dalam reaksi pemindahan dalam molekul menghasilkan bentuk isomer.
6. Ligase :  emzim yang membantu dalam reaksi pembentukan ikatan C-C, C-S, C-O, dan C-Noleh reaksi kondensasi yang berkaitan dengan Penguraian ATP. (Thenawijaya: 1988)

1. Komponen Enzim
Enzim merupakan senyawa organik berupa protein yang berfungsi sebagai katalis dalam metabolisme tubuh, sehingga disebut juga biokatalisator.

Komponen penyusun enzim terdiri dari :
1. Apoenzim, yaitu bagian enzim aktif yang tersusun atas protein yang bersifat labil (mudah berubah) terhadap faktor lingkungan, dan
2. Kofaktor,yaitu komponen non protein yang berupa :
a. Ion-ion anorganik (aktivator)
Berupa logam yang berikatan lemah dengan enzim, Fe, Ca, Mn, Zn, K, Co. Ion klorida, ion kalsium merupakan contoh ion anorganik yang membantu enzim amilase mencerna karbohidrat (amilum)
b. Gugus prostetik
Berupa senyawa organik yang berikatan kuat dengan enzim, FAD (Flavin Adenin Dinucleotide), biotin, dan heme merupakan gugus prostetik yang mengandung zat besi berperan memberi kekuatan ekstra pada enzim terutama katalase, peroksidae, sitokrom oksidase.

Koenzim Berupa molekul organik non protein kompleks, seperti NAD (Nicotineamide Adenine Dinucleotide), koenzim-A, ATP, dan vitamin yang berperan dalam memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim lain.
Holoenzim.Enzim yang terikat dengan kofaktor disebut

2. Sifat Enzim 
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:
1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karenaenzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinyasangat cepat dan dapat digunakan  berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
                                      lipase
Lemak + H2O <==============> Asam lemak + Gliserol

7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan.

3. Cara Kerja Enzim

Salah satu ciri khas enzim yaitu bekerja secara spesifik. Artinya, enzim hanya dapat bekerja pada substrat tertentu. Bagaimana cara kerja enzim? Beberapa teori berikut menjelaskan tentang cara kerja enzim.

a. Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci)

Teori ini dikemukakan oleh Fischer (1898). Enzim di-umpamakan sebagai gembok yang mempunyai bagian kecil dan dapat mengikat substrat. Bagian enzim yang dapat berikatan dengan substrat disebut sisi aktif. Substrat diumpamakan kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim. Perhatikan animasi berikut.

b. Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi)

Sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat. Perhatikan animasi berikut :

4. Faktor  faktor yang mempengaruhi kerja
Aktivitas enzim ternyata dipengaruhi banyak faktor. Faktor-faktor tersebut menentukan afektivitas kerja suatu enzim. Apabila factor tersebut berada dalam kondisi yang optimum, maka kerja enzim juga akan maksimal.
Beberapa faktor  yang mempengaruhi kerja enzim :

1. Suhu  (temperature)
Oleh karena reaksi kimia dapat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang menggunakan katalis enzim dapat dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim itu adalah suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi. Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan kecepatan reaksi.

2. Derajat keasaman (pH)
Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim, sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya. Setiap enzim dapat bekerja baik pada pH optimum, masing-masing enzim memiliki pH optimum yang berbeda. Sebagai contoh : enzim amilase bekerja baik pada pH 7,5 (agak basa), sedangkan pepsin bekerja baik pada pH 2 (asam kuat/sangat asam)

3. Konsentrasi enzim
Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi enzim, makin besar konsentrasi enzim makin tinggi pula kecepatan reaksi, dengan kata lain konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.

4. Konsentrasi substrat
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.
Peningkatan konsentransi substrat dapat meningkatkan kecepatan reaksi bila jumlah enzim tetap. Namun pada saat sisi aktif semua enzim berikatan dengan substrat, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim selanjutnya

5. Aktifator dan inhibitor
Aktivator merupakan molekul yang mempermudah ikatan antara enzim dengan substratnya, misalnya ion klorida yang bekerja pada enzim amilase. Inhibitor merupakan suatu molekul yang menghambat ikatan enzim dengan substratnya. Inhibitor akan berikatan dengan enzim membentuk kompleks enzim-inhibitor.
Ada 2 jenis inhibitor, yaitu :
- Inhibitor kompetitif
Molekul penghambat yang strukturnya mirip substrat, sehingga molekul tersebut berkompetisi dengan substrat untuk bergabung pada sisi aktif enzim. Contoh : sianida bersaing dengan oksigen untuk mendapatkan Hemoglobin pada rantai akhir respirasi. Inhibitor kompetititf dapat diatasi dengan penambahan konsentrasi substrat.
- Inhibitor nonkompetitif
Molekul penghambat yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada bagian bukan sisi aktif enzim. Inhibitor ini menyebabkan sisi aktif berubah sehingga tidak dapat berikatan dengan substrat. Inhibitor nonkompetitif tidak dapat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat.

6. Waktu
Waktu kontak/reaksi antar enzim dan substrat menentukan efektivitas kerja enzim. Semakin lama waktu reaksi maka kerja enzim juga akan semakin optimum.(Pradhana.2008)

7. Konsentrasi ion Hidrogen
Kecepatan dari hampir semua reaksi enzim yang terkatalisis menunjukkan ketergantungan yang signifikan dari konsentrasi ion hydrogen. Kebanyakan enzim intraseluler menunjukkan aktivitas optimal pada nilai pH 5 dan 9. Hubungan dari aktivitas konsentrasi ion H menunjukkan keseimbangan antara denaturasi enzim pada pH yang tinggi dan rendah serta efek pada enzim, substrat, atau keduanya.(aurel.2010)

8. Ion logam
Ion-ion logam, yang menjalankan peranan katalitik dan structural pada lebih seperempat dari semua enzim yang dikenal dapat pula mengisi peranan pengatur, khususnya bagi reaksi dimana ATP merupakan substrat. Kalau kompleks ATP ion logam tersebut merupakan substrat, aktifitas maksimal secara khas akan terlihat pada rasio molar ATP terhadap logam di sekitar satu. Kelebihan logam atau kelebihan ATP merupakan hambatan karena senyawa-senyawa nukleosida di– dan trifosfat membentuk kompleks yang stabil dengan kation-kation dwi-valensi, konsentrasi intraseluler nukleotida dapat mempengaruhi konsentrasi intraseluler ion-ion logam bebas dan dengan demikian mempengaruhi pula aktivitas enzim-enzim tertentu.

KATABOLISME
            Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Energi yang lepas tersebut digunakan untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh aktivitas kehidupan. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh katabolisme :
a. Respirasi aerob (respirasi dengan menggunakan O2)
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:
C6H1206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi
(glukosa)

Ada empat langkah dalam proses respirasi
1. Glikolisis  : Proses pengubahan atom C6 menjadi C3
2. Dekarboksilasi Oksidatif (reaksi antara) : Proses pengubahan atom C3 menjadi C2
3. Siklus Krebs  : Proses pengubahan atom C2 menjadi C1
4. Transfer Elektron   : Proses pengepakan energi.

1. Glikolisis

• Berlangsung di sitoplasma,  
• Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, 
• Terdapat kegiatan enzimatis dan ATP (Adenosin Trifosfat) serta ADP (Adenosin Difosfat) 
• ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lain

      Perhatikan skema proses glikolisis di bawah ini :
Ada empat langkah dalam proses respirasi

dari skema diatas dapat dilihat, hasil akhir dari Glikolisis adalah (1 molekul glukosa)  :

• 2  molekul Asam Piruvat
• 2 molekul NADH
• 2 molekul ATP  

2. Dekarboksilasi Oksidatif (siklus antara)

yaitu pengubahan Asam Piruvat (3antom C) menjadi Asetil Ko.A (2 atom C) 

Perhatikan skema proses di bawah ini : 

 Hasil Dekarboksilasi Oksidatif adalah (2 molekul Asam Piruvat)

• 2 molekul Asetil Ko.a
• 2 molekul NADH
• 2 molekul CO2 

3. Siklus Kreb

• terjadi pengubahan Asetil KoA ( 2 atom C) menjadi CO2 (1 atom C)
• berlangsung dalam matriks mitokondria
• terjadi secara aerob

 Perhatikan Sekma Siklus Kreb dibawah ini :

 Hasil akhir siklus kreb

• 6 molekul NADH
• 2 molekul FADH
• 2 molekul ATP
• 4 molekul CO2 

4. Tranfer Elektron

•  Terjadi pada membran dalam mitokondria
• Hidrogen (dari proses sebelumnya) yang tergabung dalam NADH dan FADH2 akan diubah menjadi elektron dan proton serta mengjasilkan ATP, dimana :
      1 molekul NADH akan diubah menjadi 3 ATP
      1 molekul FADH2  akan diubah menjadi 2 ATP
• Oksigen adalah akseptor elektrok yang terakhir. Setelah menerima elektron, O2 akan berikatan dengan H+ membentuk H2O

Hasil total yang di hasilkan pada proses respirasi aerob adalah

Secara keseluruhan peristiwa respirasi aerob dapat digambarkan dengan power point berikut :

b. Respirasi an aerob
Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.
Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

Pertanyaan :

1.    a. Apa yang dimaksud dengan enzim ?

   

 

b. Sebutkan komponen penyusun dari enzim

 

2.    Jelaskan sifat-sifat enzim!

 

3.    Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas  kerja enzim!

 

4.    Suatu enzim dapat bekerja aktif menghidrolisis suatu substrat apabila ada ikatan antara substrat dan enzim. Ada dua mekanisme kerja enzim yaitu menurut teori lock and key dan teori induced fit.  Jelaskan kedua teori tersebut, lengkapi dengan gambar!

Gambar Teori Lock and key

Gambar Teori Induced Fit

 

5.    Bagaimanakah aturan penamaan suatu enzim? Berikan beberapa contohnya!

 

Nilai :

Paraf Guru :

Catatan :