





















































































Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
i can't fvck your whole life up hanging out with people have no goal or ambition
Typology: Exercises
Uploaded on 02/18/2020
1 document
1 / 93
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
SESI 1 METABOLISME
Metabolisme adalah keseluruhan reaksi kimia dalam sel yang melibatkan enzim. Metabolisme dibedakan menjadi dua macam, yaitu Katabolisme dan Anabolisme.
A. KAtAbolisme/DisimilAsi Pada saat kita melakukan aktivitas, misalnya berolahraga, dalam tubuh terjadi pembakaran glukosa atau lemak menjadi energi atau panas. Pemecahan glukosa, lemak atau bahan makanan lain yang menghasilkan energi atau panas disebut katabolisme. Dengan kata lain, katabolisme dapat diartikan sebagai proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan menghasilkan sejumlah energi. Katabolisme bersifat eksoterm dan eksergonik. a. Respirasi Respirasi adalah proses dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tanpa oksigen dari senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses tersebut dibebaskan sejumlah energi. Respirasi yang memerlukan oksigen disebut respirasi aerob dan respirasi yang tidak memerlukan oksigen disebut respirasi anaerob. Bila tidak tersedia oksigen, organisme dapat melakukan respirasi anaerob. Sementara itu, terdapat respirasi sempurna yang hasil akhirnya berupa CO 2 dan H 2 O dan respirasi tidak sempurna yang hasil akhirnya berupa senyawa organik.
Respirasi aerob yaitu respirasi yang melibatkan O 2 sebagai akseptor elektron terakhir. Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob terdiri dari empat tahap yaitu glikolisis, pembentukan asetil Co-A, daur Krebs, dan sistem transpor elektron. a) Glikolisis Glikolisis yaitu pemecahan glukosa beratom karbon 6 menjadi asam piruvat beratom karbon 3. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma. Selain menghasilkan 2 molekul asam piruvat, dalam glikolisis juga dihasilkan 2 molekul NADH dan 2 ATP jika tumbuhan dalam keadaan normal (melalui jalur ATP fosfofruktokinase) atau 3 ATP jika tumbuhan dalam keadaan stres atau sedang aktif tumbuh (melalui jalur pirofosfat fosfofruktokinase). ATP yang dihasilkan dalam reaksi glikolisis dibentuk melalui reaksi fosforilasi tingkat substrat. Secara ringkas glikolisis dapat digambarkan dalam reaksi kimia berikut.
Gliseraldehid-3-fosfat
1,3-Difosfogliserat
3-Fosfogliserat
2-Fosfogliserat
Fosfoenolpiruvat
Piruvat
Gliceraldehid-3-fosfat
1,3-Difosfogliserat
3-Fosfogliserat
2-Fosfogliserat
Fosfoenolpiruvat
Piruvat
Glukosa
Glukosa -6- fosfat
Fruktosa -6- fosfat
Fruktosa -1,6- difosfat
Dihidroksiaseton fosfat
ATP ADP
ATP ADP
NAD+ ADP
NAD+ ADP ADP ATP
ADP ATP
ADP ATP
ADP ATP
Gambar 1.1. Glikolisis
d) Sistem Transpor Elektron/Rantai Respirasi Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai pembawa elektron yang terdiri atas NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron terjadi di bagian membran dalam mitokondria (kristae). Sistem transpor elektron ini berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH dan FADH 2 untuk menghasilkan ATP. Jumlah ATP yang dihasilkan dari oksidasi 10 NAOH dan 2 FADH 2 adalah 3 ATP, melalui fosforilasi oksidasi. Perhatikan skema sistem transpor elektron pada gambar di bawah ini!
Gambar 1.3. Transpor Elektron Respirasi
Beberapa organisme dalam respirasi tidak memerlukan oksigen atau disebut bersifat anaerob. Diantara makhluk anaerob tersebut kehadiran oksigen menjadi toksik untuknya, organisme demikian disebut anaerob obligat. Sebagian besar diantara anaerob akan bersifat aerob jika oksigen tersedia dan anaerob jika O 2 tidak ada, organisme ini disebut fakultatif anaerob. Pada umumnya sel-sel organisme dapat melangsungkan respirasi anaerob setidaknya untuk waktu singkat yaitu saat tubuh memerlukan energi yang banyak. Ketidakadaan oksigen menyebabkan siklus Krebs dan rantai transpor elektron tidak dapat berlangsung, sehingga asam piruvat yang terbentuk di sitoplasma akan difermentasi menjadi alkohol atau asam laktat.
b. Fermentasi
Penguraian senyawa organik oleh enzim yang dihasilkan oleh mikroba yang berlangsung secara aerob atau anerob.
Pada fermantasi alkohol asam piruvat mengalami dekarbolisasi menjadi asetaldehid (etanal) dan dibebaskan 1 molekul CO 2. Selanjutnya asetaldehid direduksi oleh NADH menjadi etanol. C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 2 OH + 2 CO 2 + 2 ATP glukosa etanol Fermentasi alkohol terjadi pada sel ragi Saccharomyces cerevisiae.
Asam piruvat menerima hidrogen dari NADH secara langsung membentuk laktat.
Piruvat Asam laktat
Fermentasi asam laktat (disebut juga asam susu) terjadi pada sel-sel hewan termasuk manusia yang bekerja terlalu berat. Fermentasi ini menyebabkan penimbunan asam laktat sehingga menyebabkan rasa pegal atau kelelahan. Tidak seperti alkohol, asam laktat dapat dirombak kembali menjadi glukosa jika oksigen tersedia kembali. Proses ini disebut glukoneogenesis.
Fermentasi asam cuka adalah fermentasi yang bersifat aerob dengan reaksi sebagai berikut. C 2 H 5 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O
Acetobacter acety
Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung secara aerob. Fermentasi ini terjadi pada bakteri Acetobacter aceti dengan bahan baku etanol.
D. asetil koenzim A E. asam oksalat
Fotosintesis berlangsung dalam 2 tahap reaksi, yaitu reaksi terang (light-dependent reaction) dan reaksi gelap (light-independent reaction). Reaksi terang berlangsung jika ada cahaya, sedangkan reaksi gelap berlangsung tanpa memerlukan cahaya. Fotosintesis pada sel eukariotik autotrof terjadi pada kloroplas yang terdiri dari stroma dan grana.
a. Reaksi terang (Light-Dependent Reaction)
Reaksi terang terjadi dalam membran tilakoid yang di dalamnya terdapat pigmen klorofil a, klorofil b, dan pigmen tambahan yaitu karoten. Pigmen-pigmen ini menyerap cahaya ungu, biru, dan merah lebih baik daripada warna cahaya lain. Reaksi terang merupakan reaksi penangkapan energi cahaya. Energi cahaya yang diserap oleh membran tilakoid akan menaikkan elektron berenergi rendah yang berasal dari H 2 O. Elektron-elektron bergerak dari klorofil a menuju sistem transpor elektron yang menghasilkan ATP (dari ADP + P). Elektron-elektron berenergi ini juga ditangkap oleh NADP+. Setelah menerima elektron, NADP+ segera berubah menjadi NADPH. Molekul-molekul ini (ATP dan NADPH) menyimpan energi untuk sementara waktu dalam bentuk elektron berenergi yang akan digunakan untuk mereduksi CO 2. Reaksi terang melibatkan dua jenis fotosistem, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Molekul klorofil dan pigmen asesori (tambahan) membentuk satu kesatuan unit sistem yang dinamakan fotosistem. Setiap fotosistem menangkap cahaya dan memindahkan energi yang dihasilkan ke pusat reaksi, yaitu suatu kompleks klorofil dan protein-protein yang berperan langsung dalam fotosintesis. Fotosistem I terdiri atas klorofil a dan pigmen tambahan yang menyerap kuat energi cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga sering disebut P700. Sementara itu, fotosistem II tersusun atas klorofil a yang menyerap kuat energi cahaya dengan panjang gelombang 680 nm sehingga sering disebut P. Dalam reaksi terang, terdapat 2 jalur perjalanan elektron, yaitu jalur elektron siklik dan jalur elektron nonsiklik.
Jalur elektron siklik dimulai setelah kompleks pigmen fotosistem I menyerap energi matahari. Pada jalur ini, elektron berenergi tinggi (e-) meninggalkan pusat reaksi fotosistem I, tetapi akhirnya elektron itu kembali lagi. Elektron berenergi (e-) meninggalkan fotosistem I (pusat reaksi klorofil a) dan ditangkap oleh akseptor elektron kemudian melewatkannya dalam sistem transpor elektron sebelum kembali ke fotosistem I. Jalur elektron siklik hanya menghasilkan ATP. Namun, sebelum kembali ke fotosistem I, elektron itu memasuki sistem transpor elektron, yaitu suatu rangkaian protein pembawa yang mengalirkan elektron dari satu protein pembawa ke protein pembawa berikutnya. Ketika elektron melalui protein pembawa ke protein pembawa berikutnya, energi yang akan digunakan
untuk membentuk ATP dilepaskan dan disimpan dalam bentuk gradien hidrogen (H+). Saat ion hidrogen ini melalui gradien elektrokimia melalui kompleks ATP sintase, terjadilah pembentukan ATP.
Gambar 1.5. Lintasan elektron siklis dan nonsiklis
Reaksi ini dimulai ketika kompleks pigmen fotosistem II (P 680) menyerap energi cahaya dan elektron berenergi tinggi meninggalkan molekul pusat reaksi (klorofil a). Fotosistem II mengambil elektron dari hasil penguraian air (fotolisis) dan menghasilkan oksigen melalui reaksi berikut. H O 2 2H+^ + 2e–^ + 1 2
Oksigen dilepaskan oleh kloroplas, ion hidrogen (H+) untuk sementara waktu tinggal di ruang tilakoid. Elektron-elektron berenergi tinggi yang meninggalkan fotosistem II ditangkap oleh akseptor elektron dan mengirimnya ke sistem transpor elektron. Elektron- elektron ini melewati satu pembawa ke pembawa lainnya dan energi untuk pembentukan ATP dikeluarkan dan disimpan dalam bentuk gradien hidrogen (H+). Ketika ion-ion hidrogen melewati gradien elektrokimia serta kompleks sintase ATP, terbentuklah ATP secara kemiosmosis. Sementara itu, elektron-elektron berenergi rendah meninggalkan sistem transpor elektron menuju fotosistem I. Ketika fotosistem I menyerap energi cahaya, elektron-elektron berenergi tinggi meninggalkan pusat reaksi (klorofil a) dan ditangkap oleh akseptor elektron. Lintasan elektron nonsiklik menghasilkan ATP, NADPH 2 , dan O 2.
telah kita pelajari di depan merupakan jalur fiksasi CO 2 pada tanaman C3, misalnya pada tanaman kedelai. Pada tanaman C3 siklus Calvin terjadi di sel-sel mesofil. CO 2 difiksasi langsung oleh RuBP membentuk senyawa beratom karbon 3 (PGA). Pada tanaman C4, misalnya pada tanaman jagung, CO 2 yang diikat sel-sel mesofil akan diubah terlebih dulu menjadi oksaloasetat (senyawa 4C), setelah bereaksi dengan PEP (fosfoenolpiruvat). Penggabungan ini dikatalisir oleh PEP karboksilase. Selanjutnya dengan bantuan NADPH 2 , oksaloasetat diubah menjadi malat (senyawa 4C). Senyawa ini kemudian memasuki sarung berkas pembuluh. Malat, dalam sel-sel sarung berkas pembuluh, mengalami dekarboksilasi menjadi piruvat dan CO 2. Selanjutnya, CO 2 memasuki jalur siklus Calvin. Pada tanaman CAM, misalnya kaktus dan nanas, stomatanya membuka pada malam hari dan menutup pada siang hari untuk mengurangi penguapan, sehingga proses fiksasi CO 2 oleh PEP terjadi di malam hari. Hasil fiksasi CO 2 oleh PEP berupa oksaloasetat, lalu diubah menjadi malat. Pada siang hari, malat melepaskan CO 2 yang akan memasuki siklus Calvin.
B. FotoResPiRasi
Beberapa tanaman C3, misalnya kedelai dan kentang, tidak banyak menghasilkan karbohidrat melalui fotosintesis pada hari yang sangat panas. Pada hari yang sangat panas, tanaman C3 menutup stomatanya untuk mengurangi penguapan. Selama stomata menutup, fotosintesis tetap berlangsung menggunakan sisa CO 2 dalam daun dan menghasilkan O 2 yang terakumulasi dalam kloroplas. Telah diketahui bahwa Rubisco sangat diperlukan dalam fiksasi CO 2 dalam siklus Calvin untuk menggabungkan CO 2 dengan RuBP. Sementara itu, O 2 hasil fotosintesis bersaing dengan CO 2 untuk memperebutkan sisi aktif Rubisco. Ketika kadar O 2 lebih tinggi dari kadar CO 2 , Rubisco cenderung mengkatalis reaksi O 2 dengan RuBP daripada dengan CO 2. Ketika hal ini terjadi, senyawa antara dalam siklus Calvin banyak dipecah menjadi CO 2 dan H 2 O daripada membentuk glukosa (karbohidrat). Proses inilah yang disebut fotorespirasi. Dinamakan fotorespirasi karena dalam peristiwa tersebut memerlukan cahaya, oksigen seperti halnya respirasi aerob, serta menghasilkan CO 2 dan H 2 O. Perbedaannya dengan respirasi aerob, dalam fotorespirasi tidak dihasilkan ATP. Fotorespirasi mengurangi efisiensi fotosintesis pada tanaman C3 karena banyak menghilangkan senyawa antara (RuBP) yang dipakai dalam siklus Calvin. Sebaliknya, fotorespirasi tidak berpengaruh terhadap tanaman C4, karena konsentrasi CO 2 dalam sel- sel sarung berkas pengangkut selalu tinggi.
C. Kemosintesis
Beberapa bakteri tidak berklorofil dapat melangsungkan proses yang mirip fotosintesis tetapi energi yang digunakan berasal dari oksidasi zat anorganik. Proses ini disebut kemosintesis.
a. Bakteri nitrit
(NH 4 ) 2 CO 3 + 3O 2 2HNO 2 + CO 2 + 3H 2 O + energi amonium carbonat asam nitrit Contoh: bakteri Nitrosomonas, Nitrosococcus.
b. Bakteri nitrat
Ca(NO 2 ) 2 + O 2 Ca(NO 3 ) 2 + energi nitrit nitrat Contoh: bakteri Nitcrobacter Ca(NO 2 ) 2 + O 2 Ca(NO 3 ) 2 + energi nitrit
c. Bakteri sulfur
2H 2 S + O 2 2H 2 O + 2S + E Contoh: Beggiota alba 2S + 2H 2 O + 3O 2 2H 2 SO 4 + E Contoh: Thiobacillus
LATIHAN SOAL
Reaksi terang Reaksi gelap A. B. C. D. E.
Dihasilkan glukosa dan ATP Dihasilkan glukosa dan NADPH 2 Dihasilkan RDP dan NADPH 2 Dihasilkan ATP dan NADPH 2 Dihasilkan glukosa dan NADPH 2
Dihasilkan RDP dan NADPH 2 Dihasilkan RDP dan ATP Dihasilkan glukosa dan RDP Dihasilkan glukosa dan RDP Dihasilkan ATP dan NADPH 2
SESI 03 SUBSTANSI GENETIK
Komponen terkecil penyusun makhluk hidup disebut sel. Setiap sel eukariotik memiliki nukleus yang mengandung kromosom. Setiap makhluk hidup memiliki jumlah kromosom tertentu. Dalam kromosom ditemukan DNA yang berperan penting dalam menentukan sifat genetik setiap individu. Sifat genetik itu dapat diwariskan kepada generasi berikutnya. Oleh karena setiap individu memiliki DNA yang khas, maka DNA dapat digunakan untuk identifikasi makhluk hidup.
A. Kromosom dAn Gen
a. Kromosom
Setiap jenis organisme memiliki jumlah kromosom tertentu. Kromosom terdiri dari kromosom tubuh (autosom) dan kromosom seks (gonosom). Pada sel-sel tubuh (somatis kromosom berpasangan (set/ploidi) kecuali pada organisme tertentu seperti bakteri dan tumbuhan lumut. Kromosom yang sepasang ini disebut dengan istilah kromosom homolog artinya kromosom yang bentuk, komposisi dan ukurannya sama. Sel tubuh bersifat diploid. Pada sel gamet kromosom tidak berpasangan atau bersifat haploid. Sebagai contoh:
Bila pasangan gen sama disebut homozigot dan jika tidak sama disebut heterozigot. Misalnya gen M = merah dan gen m = putih, maka genotif MM dan mm adalah homozigot, sedangkan Mm adalah heterozigot. Alel : merupakan gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog yang mempunyai tugas berlawanan untuk sifat tertentu. Misalnya H alelnya h. Alel ganda : merupakan sejumlah alela yang menempati lokus tertentu yang sama pada kromosom atau satu gen yang memiliki alel lebih dari dua. Contohnya sistem golongan darah ABO yang ditentukan oleh alel IA, IB, IO. Gen yang menentukan warna rambut pada kelinci terdiri dari alel W = abu-abu tua/normal, Wk^ = kelabu/chincila, Wh^ = himalaya dan w = albino. Urutan kedominanannya W > Wk^ > Wh
w.
d. Asam nukleat
Gen secara kimiawi tersusun atas protein inti atau nukleoprotein. Nukleoprotein dibangun oleh senyawa protein terutama histon/protamin dan asam nukleat. Setiap nukleotida terdiri dari 3 komponen :
3). Basa Nitrogen:
Rantai ganda ADN tersusun atas rantai sense dan anti sense. Menurut Watson dan Crick, DNA digambarkan sebagai tangga tali terpilin disebut “rantai ganda” (double helix), dengan ibu tangga terdiri dari gugus deoksiribosa dan gugus fosfat, sedang anak tangga terdiri atas pasangan basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen.
Pasangan tersebut terdiri dari purin dan pirimidin sebagai berikut.
P P
P P
P P
D D
D D
D (^) Guanin D
Guanin
Adenin
Sitosin
Sitosin
Timin
Gambar 3.2 Rantai Ganda DNA DNA punya kemampuan untuk menggandakan diri (replikasi) dengan bantuan enzim DNA polimerase.
Macam-macam ARN: