Mikrobiologi Dasar.pdf

TUGAS MIKROBIOLOGI DASAR ALGA

Disusun Oleh:

KELOMPOK 1 1. Kevin Regardy Onasis

(1807113101)

2. Putri Fauziah

(1807111660)

3. Sherina Septiyani

(1807113279)

4. Titania Tamba

(1807113210)

Dosen Pengampu: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

Alga Alga termasuk mikroorganisme eukariotik yang merupakan tumbuhan tingkat rendah dan termasuk dalam anggota divisi Thallophyta (tumbuhan thallus), satu kelompok dengan bakteri dan jamur. Pada umumnya alga bersifat fotosintetik dengan pigmen fotosintetik hijau (klorofil), biru kehijauan (fikobilin), coklat (fikosantin), dan merah (fikoeritrin). Secara morfologi, alga ada yang berbentuk uniseluler dan ada pula yang multiseluler. Alga dapat hidup di permukaan atau dalam perairan (aquatik) maupun daratan (terestrial) yang terkena sinar matahari, namun kebanyakan hidup di perairan. Alga uniseluler (mikroskopik) dapat berupa sel tunggal atau tumbuh dalam bentuk rantai atau filamen. Sifat fotosintetik pada alga dapat bersifat mutlak (obligat fototrof). Oleh karena itu, alga tumbuh di tempat-tempat yang terkena cahaya matahari (Wasetiawan, 2009). Alga tertentu dapat mengasimilasi senyawa organik sederhana

dengan

menggunakan

sumber

energi

cahaya

(fotoheterotrof)

(Wasetiawan, 2009). Pada alga tertentu dapat tidak terjadi proses fotosintesa sama sekali. Dalam hal ini pemenuhan kebutuhan nutrisi didapatkan secara heterotrof. Alga akan tumbuh sangat cepat pada musim panas daripada musim dingin. Alga akan tumbuh selama 6-8 minggu pada suhu dibawah 10 0C, sedangkan pada suhu diatas 20 0C alga akan tumbuh selama 1-2 minggu. Pelczar dan Chan (1986) mendefinisikan alga sebagai organisme yang mampu menghasilkan oksigen melalui fotosintesis dan mempunyai khloroplas. Alga juga mengandung pigmen lain selain khlorofil untuk melangsungkan fotosintesis. Bentuk dan ukuran alga sangat beragam dari beberapa mikrometer sampai bermeter-meter panjangnya. Mikroalga dikelompokan dalam filum Talofita karena tidak memiliki akar, batang dan daun sejati, namun memiliki zat pigmen klorofil yang mampu melakukan fotosintesis. Menurut Kabinawa (2001), mikroalga merupakan sumber daya hayati perairan yang lebih dikenal dengan nama fitoplankton. Alga dapat menyimpan kelebihan nutrien dalam masa selnya, oleh karena itu dapat digunakan sebagai alat untuk mengambil beberapa nutrien yang terdapat

pada hasil buangan atau limbah cair. Pengambilan nutrien dalam sistem alga akan menghasilkan hasil yang baik apabila tersedia tanah yang luas, cukup mendapatkan sinar matahari dan jenis alga yang ditumbuhkan cukup mudah dipanen dan dimanfaatkan. Mikroalga mempunyai kemungkinan besar sebagai bahan berbagai macam produksi, seperti protein sel tunggal (PST) baik untuk pakan maupun pangan, asam lemak, gliserol, pigmen alami, enzim, asam amino, antibiotika, vitamin, karoten, yodium, gas hidrogen, bahan-bahan hayati seperti metana dan polisakarida, pupuk hayati pemurnian air limbah dan rekayasa genetika. Mikroalga dapat menjadi solusi yang nyata untuk mengganti solar. Hal ini karena tidak ada cadangan bahan baku lain yang cukup memiliki banyak minyak sehingga mampu digunakan untuk memproduksi minyak dalam jumlah yang besar. Sebagai perbandingan dengan tumbuhan di daratan, tumbuhan seperti kelapa sawit dan kacang kacangan membutuhkan lahan yang sangat luas untuk dapat menghasilkan minyak supaya dapat mengganti kebutuhan solar dalam suatunegara. Hal ini tidak nyata dan akan mengalami kendala apabila diimplementasikan pada negara dengan luas wilayah yang kecil. A. Ciri-ciri alga Menurut Kabinawa (2001) alga/ganggang) memiliki karakteristik/ciri-ciri yaitu: −

Organisme eukariotik

−

Bersifat fotoautotrof (berfotosintetis)

−

Mempunyai klorofil dan pigmen fotosintetik lainnya,

−

Mempunyai pirenoid

−

Menyimpan cadangan makanan

−

Bersifat uniseluler/multiseluler

−

Memiliki dinding sel/tidak

−

Soliter/berkoloni

−

Bergerak/tidak bergerak

−

Bereproduksi secara aseksual yaitu membelah diri/fragmentasi/spora vegetatif, dan seksual yaitu konjugasi/singami/anisogami.

−

Metagenesis atau tidak

−

Hidup dengan bebas atau bersimbiosis dengan jamur membentuk lichen

−

Tubuh Ganggang (Alga) tidak dapat dibedakan antara akar, batang, dan daun. Tubuh berupa talus, sehingga termasuk dalam golongan thalophyta

−

Habitat di perairan baik di air tawar maupun di air laut, tempat lembab. Menempel di bebatuan (epilitik), tanah/lumpur/pasir (epipalik), menempel pada tumbuhan sebagai (epifik), dan menempel tubuh hewan (epizoik).

B. Struktur dan Organisasi Sel Alga Secara anatomi sel, alga dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: (1) Membran plasma, (2) Sitoplasma dan Organel Sel, serta (3) Inti Sel (Nukleus), seperti yang ditunjukkan pada gambar 1 (Anonim, 2011; Haas et al., 2009).

Gambar 1. Struktur sel alga. 

Membran Plasma Membran plasma terletak paling luar dan tersusun oleh lipoprotein

(gabungan lipid dan protein). Membran plasma bersifat selektif permeabel, yang berarti hanya dapat dilewati oleh molekul tertentu saja dan bertanggungjawab dalam transportasi zat dari dalam sel ke lingkungan (Barsanti and Gualtieri, 2006). Sel alga memiliki dinding sel di luar membran sel. Sebagian besar dinding sel alga tersusun atas selulosa, meskipun terkadang mengandung silika atau kalsium karbonat. Sebagian alga juga memiliki dinding sel yang mengandung manan, xylan, asam alginat, agaros, dan lain sebagainya. Dinding sel dapat berbentuk filamen, seperti pada fungi, atau tersusun atas plat-plat yang

disekresikan oleh badan golgi. Terdapat kelompok tertentu yang tidak memiliki dinding sel padat, tetapi selnya dilindungi oleh pelikel protein yang fleksibel di bawah membran plasma. Materi dinding sel diproduksi dan disekresi oleh badan golgi. 

Sitoplasma dan organel sel Bagian cair di dalam sel disebut dengan sitoplasma. Pada sitoplasma

terdapat organela yang mempunyai fungsi tertentu (Graham and Wilcox, 2000). Organel sel tersebut antara lain: a. Retikulum Endoplasma (RE) Retikulum endoplasma merupakan jalinan saluran, dibatasi oleh membran yang kontinyu dengan selubung luar nukleus. Fungsi RE adalah sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. b. Ribosom (Ergastoplasma) Ribosom terdiri dari subunit protein besar dan kecil. Sebagian ribosom melekat sepanjang RE, sebagian lain bebas di sitoplasma. Fungsi ribosom adalah sebagai tempat sintesis protein. c. Mitokondria (The Power House) Mitokondria mempunyai dua lapis membran. Membran dalam yang berlekuk-lekuk dan disebut krista. Fungsi mitokondria merupakan pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi). Mitokondria pada alga mempunyai 2 tipe, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 : 1) Flat lamellar cristae (pada Rhodophyta, Crytophyta, Euglenophyta, dan Chlorophyta) dan 2) tubular

cristae

(pada

Chrysophyta,

Raphidophyta,

Prymnesiophyta,

Eustigmatophyta, dan Xanthophyta.

Gambar 2. Tipe mitokondria yang terdapat pada alga (a) flat lamelar cristae dan (b) tubular cristae (sumber: Chapman, 1941)

d. Lisosom Lisosom adalah penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. e. Vakuola Kontraktil Sebagian besar alga berflagela mempunyai dua vakuola kontraktil pada bagian anterior sel, yaitu diastole (saluran masuk) dan sistole (saluran pengeluaran), fungsinya untuk membuang sisa produk dari sel. f. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom) Organel ini melaksanakan fungsi produksi dan sekresi polisakarida. g. Sentrosom (Sentriol) Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis. h. Plastida Plastida merupakan tempat fotosintesis serta jalur biokimia asam amino aromatik, heme, isophrenoids, dan asam lemak. Plastida utama pada alga adalah kloroplas. Kloroplas mengandung sistem membran yang bernama tilakoid, yang sering membentuk tumpukan membran yang disebut grana. Enzim yang mengendalikan fotosintesis terdapat di membran tilakoid dan stroma. Plastida dibedakan menjadi tipe primer dan sekunder. Plastida tipe primer hanya diselubungi oleh dua lapis membran, sedangkan plastida sekunder dikelilingi empat atau tiga lapis membran. Plastida sekunder secara fisik tidak terletak di sitoplasma sebagaimana plastida primer, tetapi terletak di lumen sistem endomembran (Haas et al., 2009). Selain klorofil, terdapat pigmen lain dalam plastida. Pigmen ini menyerap panjang gelombang yang berbeda dari klorofil. Hal ini berguna pada alga yang hidup di perairan lebih dalam, yang tidak mampu ditembus oleh spektrum cahaya biru. Pigmen-pigmen tersebut adalah: a. Fikosianin (pigmen warna biru) b. Xantofil (pigmen warna kuning) c. Karoten (pigmen warna keemasan) d. Fikosantin (pigmen warna cokelat) e. Fikoeritrin (pigmen warna merah). i. Mikrotubulus

Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan. Selain itu, mikrotubulus berguna dalam pembentakan sentriol, flagel dan silia. j. Stigma atau bintik mata Stigma merupakan area sitoplasma dengan konsentrasi pigmen tinggi (biasanya karoten). Stigma terdapat di dekat pangkal flagela. Stimulasi stigma oleh cahaya akan menstimulasi flagela pula, sehingga terjadi gerakan mendekati sumber cahaya. 

Inti Sel (Nukleus) Nukleus mengandung bahan genetik sel dan dikelilingi oleh membran

ganda. Nukleus terdiri dari selaput inti (karioteka), nukleolus, kromosom, dan bahan pendukung atau karyolimph (Graham and Wilcox, 2000). Alga uniseluler dan sel reproduksi alga multiseluler memiliki flagela. Flagela terdapat di bagian apikal, lateral, ataupun posterior sel. Flagela dapat berupa satu berkas cambuk, ataupun memiliki struktur ‘berambut’ atau ‘sisik’. Pergerakan dapat ke samping atau spiral.

Gambar 3. Tipe flagela pada alga (a) fibrous solid hair, (b) tubular hair. (Chapman, 1941) Terdapat dua tipe flagela, seperti yang ditunjukkan pada gambar 5, yaitu fibrous solid hair dan tubular hair. Fibrous solid hair mengelilingi flagela, meningkatkan luas permukaan, dan efisiensi dari tenaga penggerak. Tersusun atas glikoprotein

dan terdapat pada Euglenophyta dan Dinoflagellata. Tubularhair tersusun atas protein dan glikoprotein, terdapat pada: Chrysophyta, Phaeophyta, dan Chlorophyta (Chapman, 1941). C. Habitat Alga Alga dapat hidup di permukaan atau dalam perairan (aquatik) maupun daratan (terestrial) yang terkena sinar matahari, namun kebanyakan hidup di perairan. Alga laut mempunyai peranan yang sangat penting di dalam siklus unsur-unsur di bumi, mengingat jumlah massanya yang sangat banyak yang kemungkinan lebih besar dari jumlah tumbuhan di daratan (Kabinawa, 2001). Beberapa alga laut bersel satu bersimbiosis dengan hewan invertebrata tertentu yang hidup di laut, misalnya spon, koral, cacing laut. Alga terestrial dapat hidup di permukaan tanah, batang kayu, dan lain-lain. Alga darat dapat bersimbiosis dengan jamur dan membentuk lumut kerak (Lichenes). Pada lichenes alga bertindak sebagai fikobion, sedangkan jamur sebagai mikobion. Alga yang dapat membentuk Lichenes adalah anggota dari Chlorophyta, Xanthophyta, dan alga hijau biru (Cyanobacteria) yang termasuk bakteri. Fikobion memanfaatkan sinar matahari untuk fotosintesa, sehingga dihasilkan bahan organik yang dapat dimanfaatkan oleh mikobion (Wasetiawan, 2009). Mikobion memberikan perlindungan dan berfungsi untuk menyerap mineral bagi fikobion. Pada beberapa kasus mikobion dapat menghasilkan faktor tumbuh yang dapat dimanfaatkan oleh fikobion. Lichenes sangat lambat pertumbuhannya, tetapi dapat hidup pada tempat ekstrem yang tidak bias digunakan untuk tempat tumbuh jasad hidup lain. Sebagai contoh Lichenes dapat tumbuh pada batuan dengan keadaan yang sangat kering, panas dan miskin unsur hara atau bahan organik. Lichenes menghasilkan asam-asam organik yang dapat melarutkan mineral batuan. Kandungan beberapa pigmen fotosintetik pada alga memberikan warna yang spesifik. Beberapa divisi alga dinamakan berdasarkan warna tersebut, misalnya alga hijau, alga merah dan alga coklat.

D. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Alga Pertumbuhan alga dapat dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti faktor lingkungan. Faktor lingkungan yang mempengaruhi laju pertumbuhan alga diantaranya adalah suhu, cahaya, pH, konsentrasi elemen-elemen esensial atau nutrient, salinitas, dan oksigen terlarut (DO) yang dipakai untuk fotosintesis. 1. Suhu Suhu juga sangat berperan mengendalikan kondisi ekosistem perairan. Organisme akuatik memilki kisaran suhu tertentu (batas atas dan batas bawah) yang disukai bagi pertumbuhannya. misalnya alga dari filum Chlorophyta akan tumbuh dengan baik pada kisaran suhu 200C -300C. Skala suhu untuk pertumbuhan alga Cladophora antara 150C -250C. Tidak terlalu signifikan pertumbuhan filamentus alga lainnya yang ditemukan pada beberapa sungai dengan air yang dingin (suhu maksimum 200C) di Virginia Barat. 2. Cahaya Cahaya sangat mempengaruhi tingkah laku organisme akuatik. Alga planktonik menunjukkan respon yang berbeda terhadap perubahan intensitas cahaya. Pigmen klorofil menyerap cahaya biru dan merah, karoten menyerap cahaya biru dan hijau, fikoeritrin menyerap warna hijau, dan fikosianin menyerap cahaya kuning. Cahaya memiliki dua fungsi utama yaitu memanasi air sehingga terjadi perubahan suhu dan berat jenis (densitas) dan selanjutnya menyebabkan terjadinya pencampuran massa dan kimia air, dan merupakan sumber energi bagi proses fotosintesis alga dan tumbuhan air. Apabila sinar matahari tidak sampai ke dasar, maka fitoplankton yang dikultur akan mempunyai laju pertambahan sel yang lambat atau bahkan bisa mati. 3. pH pH juga mempengaruhi toksisitas suatu senyawa kimia. Senyawa amonium yang dapat terionisasi banyak ditemukan pada perairan yang memiliki pH rendah. Amonium bersifat tidak toksik. Namun, pada suasana alkalis (pH tinggi) lebih banyak ditemukan amonia yang tak terionisasi dan berifat toksik. Pada pH kurang dari 4, sebagian besar tumbuhan air mati karena tidak dapat bertoleransi terhadap pH rendah. Fitoplankton dapat berkembang pada kisaran pH 6,5 sampai dengan 8.

4. Nutrien Suplai nutrien berasal dari hasil dekomposisi bahan organik dan regenerasi dari nutrien, dan oleh pengadukan vertikal air yang memungkinkan sediaan nutrien yang tersimpan di lapisan air di bawah dapat dimanfaatkan di lapisan air permukaan. Asimilasi nutrien untuk pertumbuhan tumbuhan akan mengurangi konsentrasinya di perairan, yang kelak pada saat nutrien sangat rendah maka laju produksi menjadi terbatas. Laju populasi fitoplankton di perairan dibatasi oleh konsentrasi fosfat. Nitogen dan Fosfor akan menyatu di dalam struktur sel alga dengan rasio N:P yaitu 16:1. Komposisi nutrien dalam pupuk yang mendukung pertumbuhan alga adalah komposisi pupuk dengan rasio N:P yang rendah. a. Nitrogen -

Beberapa alga dapat menggunakan NO3 , NO2-, atau NH4+ sebagai sumber nitrogen. Nitrat (NO3) merupakan bentuk nitrogen utama di perairan alami dan juga merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat dan amonium adalah sumber utama nitrogen di perairan. Namun, amonium lebih disukai oleh tumbuhan. Amonium biasanya diikuti dengan nitrat yang besar pula karena konsentrasi NH4+ diatas 0,5–1,0 μmol/l akan menghambat pengambilan NO3- . Keseimbangan antara amonium dan amonia di dalam air sangat dipengaruhi oleh nilai pH air. Pada pH 6, yang terdapat dalam air adalah 100% amonium, pada pH 7 perbandingan antara keduanya adalah 1% amonia dan 99% amonium, pada pH 8 terdapat 4% amonia dan 96% amonium, pada pH 9 terjadi lonjakan dimana amonia sebesar 25% dan amonium sebesar 75%. Jadi semakin tinggi nilai pH akan menyebabkan keseimbangan antara amonium dengan amonia semakin bergeser ke arah amonia, artinya kenaikan pH akan meningkatkan konsentrasi ammonia. Kandungan nitrat-nitrogen yang lebih dari 0,2 mg/l dapat mengakibatkan terjadinya pengayaan nutrien, sehingga dapat menstimulir pertumbuhan alga dan tumbuhan air di perairan tersebut secara cepat. Fitoplankton lebih banyak memanfaatkan unsur N dibanding unsur P.

b. Fosfor Fosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuh-tumbuhan. Fosfor juga merupakan unsur yang esensial bagi tumbuhan tingkat tinggi dan alga, sehingga unsur ini menjadi faktor pembatas bag tumbuhan dan alga serta sangat -3

mempengaruhi tingkat produktivitas perairan . Ortofosfat, PO4 , merupakan fosfor anorganik sumber P yang sangat penting untuk pertumbuhan alga. Walaupun sumber P lebih dapat diperoleh dari berbagai macam fosfat organik. Beberapa alga menyediakan PO4

-3

sebagai polyfosfat dalam butiran sitoplasmik

dengan diameter sebesar 30–500 nm. Alga akan tumbuh di permukaan air dibatasi oleh keberadaan fosfor di perairan tersebut. 5. Salinitas Salinitas merupakan ukuran bagi jumlah zat padat yang larut dalam suatu volume air dan dinyatakan dalam per mil, di perairan samudera salinitas biasanya 31 berkisar antara 34-35‰. Adanya pengenceran yang terjadi diperairan pantai, misalnya karena pengaruh aliran sungai, salinitas bisa turun rendah, sebaliknya di daerah dengan penguapan yang sangat kuat, salinitas bisa meningkat tinggi. Makro alga umumnya hidup dilaut dengan salinitas antara 30-32 ‰, namun banyak jenis makro alga hidup pada kisaran salinitas yang lebih besar. Salinitas berperan penting dalam kehidupan makroalga. Salinitas yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menyebabkan gangguan pada proses fisiologis. 6. Oksigen terlarut (DO) Oksigen merupakan faktor yang paling penting bagi organisme air. Semua tumbuhan dan hewan yang hidup dalam air membutuhkan oksigen yang terlarut. Oksigen yang terlarut dalam air berasal dari udara dan hasil fotosintesis tumbuhtumbuhan yang ada dalam air. Oksigen yang berasal dari hasil fotosintesis tergantung pada kerapatan tumbuh-tumbuhan air dan lama serta intensitas cahaya sampai ke badan air tersebut. Konsentrasi DO air laut bervariasi, di laut lepas bisa mencapai 9,9 mg/l, sedangkan di wilayah pesisir konsentrasi DO akan semakin berkurang tergantung kepada kondisi lingkungan sekitar. Konsentrasi DO di permukaan air laut

dipengaruhi oleh suhu, semakin tinggi suhu maka kelarutan gas akan semakin rendah.

E. Klasifikasi Alga/Ganggang a. Alga/Ganggang Coklat (Phaeophyta)

Ganggang coklat adalah protista mirip tumbuhan yang memiliki talus bersel banyak, sehingga dapat dilihat secara makroskopis (kasat mata). Talusnya memiliki alat pelekat untuk menempelkan tubuhnya pada substrat, sedangkan bagian tubuh yang lainnya mengapung di atas air. Beberapa anggota Filum Phaeophyta seperti Sargassum, Macrocystis, dan Nereocystis memiliki gelembung udara yang berfungsi untuk menyimpan gas nitrogen dan untuk mengapung di atas permukaan air. Ganggang cokelat mengandung pigmen cokelat (xantofil), klorofil a dan c. Pigmen xantofil jumlahnya dominan, sehingga menyebabkan warna talusnya coklat. Cadangan makanannya disimpan dalam bentuk laminarin. Umumnya, ganggang cokelat bersel banyak (multiseluler). Bentuk tubuhnya menyerupai tumbuhan tingkat tinggi karena memiliki bagian menyerupai akar, batang, dan daun sehingga membuat ganggang ini mudah untuk dikenali. Sekitar 1.500 jenis Phaeophyta atau ganggang cokelat telah diketahui. Hampir semua jenis Phaeophyta hidup di laut terutama di daerah yang dingin, yaitu hidup di batu-batuan di dasar perairan sedalam 1,5 – 5 meter dari permukaan

air. Semua alga cokelat berbentuk benang atau lembaran dan bersifat autotrof (mampu menghasilkan makanannya sendiri). Semua Phaeophyta hidup berkoloni dengan bentuk bervariasi dari yang sederhana hingga yang berbentuk besar dengan organisasi sel yang rumit. Pada Phaeophyta yang berkoloni besar, belum terbentuk organ yang sesungguhnya meskipun pada beberapa jenis terdapat bentuk menyerupai akar, batang, dan daun, namun keseluruhan bagian itu disebut sebagai talus. 

Ciri-Ciri Phaeophyta (Alga Cokelat) Ganggang coklat (phaeophyta) memiliki ciri atau karakteristik secara

umum, yaitu sebagai berikut: (Barsanti and Gualtieri, 2006). - Inti sel bersifat eukariotik karena inti sel telah memiliki membran. - Multiseluler (bersel banyak). - Berbentuk lembaran, bahkan ada yang menyerupai tumbuhan tinggi (Plantae) karena memiliki bagian menyerupai akar, batang, dan daun. - Memiliki gelembung-gelembung udara yang berfungsi sebagai pelampung. - Memiliki ukuran talus mikroskopis sampai makroskopis. - Memiliki pigmen klorofil a, klorofil c, violaxantin, b-karotin, diadinoxantin, serta xantofil yang jumlahnya dominan. - Berbentuk filamen bercabang, tidak bercabang dan ada juga yang tegak. - Bersifat autotorof, karena memiliki klorofil untuk melakukan fotosintesis. - Memiliki kloroplas tunggal berbentuk seperti benang ada pula yang berbentuk cakram (discoid). - Kloroplas mengandung pirenois untuk menyimpan cadangan makanan. - Cadangan makanan yang disimpan berupa laminarin. - Memiliki dinding sel. - Pada dinding sel dan ruang intersel terdapat algi (asam alginate), bagian dalam dinding sel tersusun oleh lapisan selulosa. - Memiliki jaringan untuk transportasi seperti tumbuhan tingkat tinggi.

- Hampir semua jenis Phaeophyta memiliki habitat di laut terutama di daerah yang dingin, yaitu hidup di batu-batuan di dasar perairan sedalam 1,5 – 5 meter dari permukaan air. - Semua Phaeophyta hidup berkoloni dengan bentuk bervariasi dari yang sederhana hingga yang berbentuk besar (lebih dari 30 meter) dengan organisasi sel yang rumit. 

Klasifikasi Phaeophyta (Alga Cokelat) Ganggang atau alga cokelat dibedakan menjadi jenis, yaitu (Barsanti and

Gualtieri, 2006). -

Laminaria, memiliki batang, daunnya berbentuk lembaran, mengandung yodium dan asam alginat.

-

Macrocystis, menghasilkan yodium dan asam alginat yang berfungsi sebagai bahan industri.

-

Sargasum, daunnya berbentuk lembaran, di antara batang dan tangkainya terdapat gelembung udara.

-

Fucus, bentuk daun berupa lembaran dan pada bagian tepi daun terdapat gelembung.



Cara Reproduksi Phaeophyta (Alga Cokelat) Perkembangbiakan pada Phaeophyta dilakukan secara aseksual (vegetatif)

dan seksual (generatif). Reproduksi aseksual alga cokelat dilakukan dengan fragmentasi dan pembentukan spora (aplanospora dan zoospora). Zoospora yang dihasilkan memiliki flagel yang tidak sama panjang dan terletak di bagian lateral (sisi

atau

pinggir).

Sedangkan

perkembangbiakan

seksual

dilakukan

dengan isogami, anisogami, atau oogami. Fucus vesiculosis adalah salah satu contoh alga cokelat yang berkembang biak secara oogami. Ada cara reproduksi generatif/seksual ganggang cokelat yang mirip dengan tumbuhan tingkat tinggi, yaitu ujung-ujung lembaran talusnya yang fertil membentuk suatu badan yang mengandung alat pembiak disebut reseptakel.

Di dalam reseptakel ini terdapat konseptakel yang mengandung anteridium yang menghasilkan sel kelamin jantan berupa spermatozoid dan oogonium yang menghasilkan sel telur (ovum) dan benang-benang mandul yang disebut parafisis. Anteridium berupa sel-sel berbentuk corong yang muncul dari dasar dan tepi konseptakel, oogonium berupa badan yang duduk di atas tangkai. Jika spermatozoid dapat membuahi sel telur akan terbentuklah zigot. Zigot lalu membentuk dinding selulosa dan pektin yang tebal, kemudian melekat pada suatu substrat seperti bebatuan, selanjutnya tumbuh menjadi individu baru yang kromosom tubuhnya diploid. 

Contoh dan Peranan Phaeophyta (Alga Cokelat) dalam Kehidupan Banyak jenis Phaeophyta yang bermanfaat bagi manusia. Beberapa jenis

menghasilkan bahan makanan manusia. Di negara lain Phaeophyta dimanfaatkan untuk makanan ternak dan pupuk, karena kandungan nitrogen dan kaliumnya tinggi tetapi kandungan fosfornya rendah. Phaeophyta juga menghasilkan algin (asam alginat), suatu koloid yang berguna sebagai bahan penstabil pada pembuatan es krim. Algin juga penting dalam industri farmasi, yaitu untuk bahan pembuatan pil, tablet, salep, dan obat pembersih gigi. Beberapa contoh Phaeophyta adalah sebagai berikut (Graham and Wilcox, 2000): ■ Fucus vesiculosus, tingginya dapat mencapai 30 – 100 cm, hidup menempel di bebatuan yang tampak jika air surut. Terdapat gelembung udara sepanjang sisi talus yang bercabang-cabang seperti garpu. Ujungnya membesar yang membentuk konseptakel. ■ Sargassum siliquosum, hidup menempel bebatuan di sepanjang pantai berbatu daerah tropis. Namun di pantai Atlantik bagian utara jenis Sargasssum natans hidup bebas mengapung di permukaan laut. Ukuran Sargassum beragam dari yang kecil hingga yang panjangnya mencapai ratusan meter. ■ Macrocystis integrifolia atau kelp, ukurannya sangat besar, di pantai barat Amerika Utara panjangnya ditemukan dapat mencapai tiga kilometer. Kelp hidup menempel kuat di bebatuan dengan bantuan talus yang menyerupai akar.

■ Laminaria sinclairii merupakan jenis ganggang cokelat penghasil asam alginat yang dibutuhkan untuk produksi tekstil, makanan, dan kosmetik. ■ Fucus serratus, termasuk alga warna cokelat yang berdiferensiasi menjadi bentuk yang mengapung. ■ Postelia merupakan contoh alga cokelat yang banyak dijumpai. ■ Turbinaria decurens, Dictyota sp., Dictyosiphon sp., Nereocystis sp. adalah contoh lain dari spesies Phaeophyta atau ganggang cokelat. b. Alga/Ganggang Hijau (Chlorophyta)

Alga hijau merupakan kelompok terbesar dari vegetasi alga. Alga hijau termasuk dalam divisi chlorophyta bersama charophyceae. Divisi ini berbeda dengan divisi lainnya karena memiliki warna hijau yang jelas seperti pada tumubuhan tingkat tinggi karena mengandung pigmen klorofil a dan klorofil b lebih dominan dibandingkan karotin dan xantofil. Hasil asimilisasi beberapa amilum, penyusunnya sama pula seperti pada tumbuhan tingkat tinggi yaitu amilose dan amilopektin. Alga hijau merupakan kelompok alga yang paling beragam, karena ada yang bersel tunggal, berkoloni, dan bersel banyak. Banyak terdapat didanau, kolam, tetapi banyak juga yang hidup di laut. Gangang hijau meliputi sebanyak sebanyak 7.000 spesies, baik yang hidup di air maupun di darat. Sejumlah gangang hijau tumbuh dalam laut, namun golongan ini secara keseluruhan lebih

khas bagi gangang air tawar. Gangang hijau tidak menunjukkan derajat diferensiasi yang tinggi, sebatang tmbuhan biasanya merupakan bentuk bersel tunggal atau juga koloni-koloni yang berfilamen atau tanpa filamen. Pada beberapa genus misalnyaselada laut (Ulva) dan semak batu (Nitelia chara), tubuhnya lebih kompleks tetapi berukuran lebih kecil jika dibnadingkan gangang merah dan gangang coklat yang berukuran besar sekalipun. Gangang hijau sepanjang hidupnya dapat terapung bebas atau melekat. Alga berperan sebagai produsen dalam ekosistem. Berbagai jenis alga yang hidup bebas di air terutama yang tubuhnya bersel satu dan dapat bergerak aktif merupakan penyusun phitoplankton. Sebagian besar fitoplankton adalah anggota alga hijau, pigmen klorofil yang dimilikinya efektif melakukan fotosintesis sehingga alga hijau merupakan produsen utama dalam ekosistem perairan. Chlorella, salah satu anggota dari Chlorophyceae memiliki nilai gizi yang sangat tinggi dibandingkan sengan nilai jasad yang lainnya. Di dalam sel Chlorella masih pula memiliki chlorelin yaitu semacam antibiotik yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Beberapa anggota atau bagian yang tergabung dalam divisi chlorophyta mempunyai persamaan pigmen, tempat penyimpanan dan susunan chloroplas. Pigmen-pigmen photosintesis daripada alga hijau berkhlorofil A dan B dan mengandung siphonaxanthin atau lutcin. Dan tempat penyimpanan makanan berupa pati. 

Ciri-Ciri Chlorophyta (Alga Hijau) Ganggang hijau (chlorophyta) memiliki ciri atau karakteristik secara umum,

yaitu sebagai berikut: - Berwarna hijau karena memiliki pigmen dominan klorofil a dan klorofil b serta pigmen tambahan karoten (kuning kemerahan) dan xantofil (kuning). - Bersifat uniseluler atau berkoloni dan multiseluler. - Chlorophyta Uniseluler memiliki flagela yang bergerak aktif

- Chlorophyta multiseluler berbentuk benang lembaran atau seperti tumbuhan tingkat tinggi. - Bereproduksi secara seksual atau aseksual. Secara seksual dengan membelah diri, menghasilkan zoospora, dan fragmentasi, sedangkan reproduksi secara seksual adalah dengan konjugasi dan peleburan gamet jantan dengan gamet betina. - Umumnya hidup secara fotoautotrof di air tawar. - Sebagian jenis hidup di laut sebagai fitoplankton. - Hidup di tanah yang lembab, salju, tembok basa atau menempel di tubuh tumbuhan atau hewan. - Hidup bersimbiosis mutualisme dengan organisme eukarotik. 

Klasifikasi Chlorophyta (Alga Hijau) Berdasarkan bentuk dan dapat tidaknya bergerak, ganggang hijau terbagi

menjadi 6 macam genus, yaitu: −

Alga/ganggang hijau bersel satu tidak bergerak

Contoh: 1) Chlorella sp. berbentuk bulat, hidup di air tawar atau air laut, reproduksi secara vegetatif dengan membelah diri, banyak digunakan untuk mempelajari fotosintesis. 2) Cholococcum sp. berbentuk bulat, hidup di air tawar, reproduksi secara vegetatif dengan membentuk zoospora secara generatif dengan isogami. −

Alga/ganggang hijau bersel satu dapat bergerak

Contoh: 1) Chlamydomonas

sp. berbentuk

bulat

telur,

memiliki

dua

flagel,

kloroplasnya berbentuk mangkok atau pita mengandung pirenoid dan stigma. Reproduksinya dengan membelah diri dan konjugasi. 2) Euglena viridis, bentuknya seperti mata, memiliki sebuah flagel, klorofil dan sigma. Reproduksinya dengan membelah diri. Euglena ada juga mengelompokkannya ke dalam Protozoa.

−

Alga/ganggang hijau berbentuk koloni tidak bergerak

Contoh: Hydrodictyon sp., koloninya berbentuk jala, banyak ditemukan di air tawar, reproduksinya secara vegetatif dengan fragmentasi dan secara generatif dengan konjugasi. −

Alga/ganggang hijau berbentuk koloni yang bergerak

Contoh: Volvox globator, bentuk koloninya menyerupai bola yang tersusun atas ribuan volvox yang satu dengan yang lain dihubungkan oleh benang-benang sitoplasma. Volvox juga dikelompokan ke dalam Protozoa. −

Alga/ganggang hijau berbentuk filamen (benang)

Contoh: 1) Spirogyra sp. (benang tidak bercabang, inti tunggal, kloroplas berbentuk pita tersusun spiral, pirenoid banyak). 2) Oedogonium sp. (filamen tidak bercabang, kloroplas berbentuk jala, pirenoid banyak, inti satu besar). −

Alga/ganggang hijau berbentuk thalus (lembaran)

Contoh: 1) Ulva lactua (selada laut), bentuknya lembaran seperti daun dan hidup di laut menempel pada batu, dapat dimakan. Reproduksinya secara vegetatif dengan membentuk zoospora dan secara generatif dengan isogami. 2) Chara sp., bentuknya seperti tumbuhan tinggi, memiliki batang-batang dan cabang yang beruas-ruas, hidup di air tawar. Reproduksinya secara vegetatif dengan fragmentasi dan secara generatif dengan pertemuan sel telur yang dihasilkan oleh oogonium dan sel sperma yang dihasilkan oleh anteridium. 

Cara Reproduksi Chlorophyta (Alga Hijau) Alga hijau ini dapat berkembang biak secara aseksual (vegetatif) dan juga

seksual (generatif):

−

Reproduksi Secara Aseksual (Vegetatif)

o Pembentukan zoospora (spora kembara) Spora ini memiliki 4 bulu, vakuola kontraktil, kebanyakan memiliki 1 bintik mata (stigma), dan dapat bergerak dengan berenang karena mempunyai flagela. o Pembelahan biner Alga hijau yang berkembang biak dengan pembelahan biner, biasanya dilakukan oleh alga yang bersel satu (uniseluler). o Fragmentasi Ganggang hijau yang perkembangbiakannya secara fragmentasi dilakukan oleh alga berbentuk benang atau yang berkoloni. −

Reproduksi Secara Seksual (Generatif)

o Anisogami Selain secara aseksual, alga hijau dapat pula berkembang biak secara seksual (generatif), yaitu dengan anisogami. Gamet jantan selalu bergerak bebas yang sangat menyerupai zoospora, sedangan gamet betina kadangkadang tidak dapat bergerak, jadi merupakan suatu oogonium. Setelah terjadi perkawinan, akan menghasilkan suatu zigot yang selanjutnya akan tumbuh menjadi alga yang baru. o Konjugasi Terdapat ganggang hijau yang reproduksi generatifnya berlangsung dengan cara konjugasi, yaitu perpaduan dua gamet yang membentuk zigospora. Zigospora ini tidak memiliki alat gerak, sehingga tidak dapat berpindah tempat. 

Contoh dan Peranan dalam Kehidupan Chlorophyta (Alga Hijau)

■ Chlorella, bersel satu, bentuk bulat, kloroplas menyerupai mangkuk atau lonceng, hidup di air tawar/ laut/ payau/ darat, pembiakan vegetatif dengan pembelahan sel dan tiap sel membentuk 4 sel anakan. Ganggang ini dapat

dimanfaatkan untuk memproduksi bahan makanan baru bagi manusia, yakni protein, lemak, dan karbohidrat. ■ Ulva, terdapat di dasar pantai berbatu, berupa lembaran yang disebut selada air dan dapat dimakan. ■ Spiroggyr, berbentuk benang (filamen) silindris, hidup di kolam, sawah atau perairan yang airnya tidak deras. Reproduksi vegetatif dengan fragmentasi, generatif dengan konyugasi yaitu dua Spirogyra yang bertonjolan berdekatan, kemudian dua tonjolan bergabung membentuk pembuluh, protoplasma isi sel yang berlaku sebagai gamet, gamet sel yang satu pindah ke gamet sel yang lain dan terjadilah plasmogami dan diikuti kariogami. ■ Chlamidomonas, berbentuk bulat telur dengan dua flagelum, satu vakuola dan satu nukleus. Ditemukan butir stigma dan pirenoid yang berfungsi sebagai pusat pembentukan tepung (amilum). Reproduksi dilakukan membelah diri dan konyugasi. ■ Euglena, juga dikelompokan ke dalam protozoa (hewan), karena selain mempunyai klorofil juga dapat berpindah tempat. ■ Hydrodictyon, ditemukan di air tawar dan koloninya berbentuk jala. Reproduksi

vegetatif

dengan

fragmentasi

(pemisahan)

sel

koloni

menghasilkan zoospora, sedang generatif dengan konyugasi sel gamet yang dilepas dari induknya menghasilkan zigospora. ■ Oedogonium, biasanya melekat pada tanaman air, rumah siput. ■ Chara , bentuknya seperti tumbuhan tingkat tinggi, terdapat di air tawar. Batang beruas-ruas dan tiap ruas bercabang kecil.

c. Alga/Ganggang Hijau Biru (Cyanophyta)

Cyanophyta sering disebut sebagai alga hijau-biru (blue green algae). Alga ini merupakan organisme prokariotik yang mempunyai klorofil a dan dalam proses fotosintesisnya membebaskan oksigen. Pigmen dari alga kelompok ini terdapat di dalam tilakoid, tidak membentuk platida, tetapi memiliki pigmen utama fikosianin. Pigmen-pigmen yang terkandung dalam kelompok alga tersebut meliputi klorofil a (hijau), karoten (jingga), fikosianin (biru), dan fikoeretrin (merah). Cadangan makanannya berupa polyglucan dan butir-butir cyanophycin. Dinding sel tersusun oleh alanin, glukosamin, asam muramik, asam glutamat, dan asam diaminopimelat. Dinding sel bagian luar seringkali dikelilingi selaput bergelatin. Habitat anggota Cyanophyta bervariasi, dapat ditemukan di perairan dengan salinitas yang bervariasi, juga di temukan di dalam tanah. Beberapa ditemukan di atmosfer. Ada juga jenis-jenis yang ditemukan di sumber air panas yang suhunya 73-74 °C. Sejumlah alga hijau biru tumbuh berasosiasi dengan organisme lain, misalnya Anabaena yang hidup pada akar Cycas dan paku air Azolla. Cyanophyta terdiri atas spesies yang uniseluler, koloni, atau filamen. Pada alga uniseluler, reproduksi dilakukan dengan pembelahan sel. Alga berbentuk filamen (berbentuk seperti benang) tersusun atas atau beberapa deret sel yang disebut trichoma, dan memperbanyak diri dengan fragmentasi (potongan filamen

yang terpisah dari induknya dan tumbuh menjadi individu baru). Bagian fragmen dari trichoma (potongan filamen) itu disebut hormogonia dan bersifat motil. 

Ciri-Ciri Cyanophyta (Alga Hijau Biru) - Selnya prokarion; - Tidak mempunyai plastida, tetapi memiliki pigmen utama fikosianin. Plastida adalah organel sel yang didalamnya mengandung pigmen-pigmen; - Beberapa jenis memiliki sel khusus yang disebut heterokista (heterocyst), terutama alga biru yang berbentuk benang; - Perkembang-biakannya dengan membelah diri atau fragmentasi. Atas dasar ini, beberapa ahli memasukkan alga biru ini ke dalam divisi Schizophyta (Tumbuhan Belah); - Cara hidupnya ada yang sendiri-sendiri, berkoloni dan bersimbiosis dengan

tumbuhan

lain.

Anabaena

bersimbiosis

dengan

Azolla,

Chroococcus bersimbiosis dengan jamur Ascomycetes membentuk tubuh lumut kerak Peltigera, dsb. - Tubuhnya ada yang bersel satu dan berkoloni membentuk benang. 

Klasifikasi Cyanophyta (Alga Hijau Biru) Adapun klasifikasi Cyanophyta pada divisio atau classis Cyanophyseae

dibagi atas tiga ordo, yaitu : − Ordo: Chroococcales Tubuhnya uniseluler atau koloni dengan sel-selnya berbentuk bulat, berwarna biru kehijauan. Contohnya: Chroococcus, Gleocapsa.

− Ordo: Chamaesiphonales Tubuhnya uniselluler atau koloni serupa benang, dan dapat membentuk endospora. Endospora dibentuk dimana protoplasma sel-sel tertentu membagi-bagi untuk membentuk spora, yang akan tumbuh menjadi tumbuhan baru. Contohnya: Chamaesiphon.

− Ordo: Hormogonales Semuanya berbentuk koloni, benang, yang dapat membentuk sel-sel hormogonia. Beberapa ahli mengangkat status bangsa/ordo ini menjadi status Tribe (Super Ordo), sehingga tersusun ordo-ordo baru, seperti:



o Oscillatoriales

: Oscillatoria, Spirulina

o Rivulariales

: Rivularia, Gloeotrichia

o Nostocales

: Nostoc, Anabaena

o Scytonematales

: Scytonema

Cara Reproduksi Cyanophyta (Alga Hijau Biru) −

Pembelahan sel

Melalui cara ini sel dapat langsung terpisah atau tetap bergabung membentuk koloni. Misal: Gloeocapsa. −

Fragmentasi

Fragmentasi adalah cara memutuskan bagian tubuh tumbuhan yang kemudian membentuk individu baru. Fragmentasi terutama pada ganggang Oscillatoria. Pada filamen yang panjang, bila salah satu selnya mati, maka sel mati itu membagi filamen menjadi dua bagian atau lebih. Masing-masing bagian disebut Hormogonium. −

Spora

Pada keadaan yang kurang menguntungkan akan terbentuk spora yang sebenarnya merupakan sel vegetatif. Spora membesar dan tebal karena penimbunan zat makanan. Contoh: Chamaesiphon comfervicolus. 

Contoh dan Peranan Cyanophyta (Alga Hijau Biru) dalam Kehidupan

■ Nostoc, perendaman sawah selama musim hujan mengakibatkan Nostoc tumbuh subur dan memfiksasi N2 dan udara sehingga dapat membantu penyediaan nitrogen yang digunakan

untuk pertumbuhan padi.

■ Anabaena azollae, hidup bersimbiosis dengan Azolla pinata (paku air). Paku air mendapat keuntungan berupa amonia hasil fiksasi nitrogen oleh Anabaena azollae.

■ Spirullina, ganggang ini mengandung kadar protein yang tinggi, sehingga dijadikan sumber makanan. d. Alga/Ganggang Merah (Rhodophyta)

Alga merah di perairan tropik, umumnya terdapat di daerah bawah litoral dengan cahaya yang sangat kurang. Umumnya alga merah berukuran kecil, memiliki pigmen-pigmen kromatofor yang terdiri dari klorofil dengan santofil, karotena, fikoeritrin dan fikosianin. Sekelompok tumbuhan ini ada yang disebut koralin yang dapat menyerap zat kapur dari air laut dan strukturnya menjadi sangat keras. Biasanya koralin dapat dijumpai pada terumbu karang dan membentuk kerak merah muda pada batu karang dan batu cadas. Alga merah mendominasi tumbuhan laut. Warna yang dimiliki alga merah paling mencolok jika dibandingkan dengan kelompok lainnya, ada yang berwarna merah ungu, violet, coklat, dan hijau. Pigmen dari kromatofor terdiri dari klorofil, santofil, karotin dan sebagai tambahan fikoeritrin merah atau fikosianin. Alga merah ini meskipun berukuran kecil, namun bentuknya beranekaragam dibandingkan alga coklat dan jumlahnya lebih banyak. Sifat yang dimiliki oleh alga merah yang sangat menarik dari perkembangbiakan yang tidak memiliki spora atau gamet. Hal ini menyimpang dari kebiasaan perkembangbiakan jasad hidup didalam air. Dalam kondisi ini, alga merah dapat melakukan penyesuaian pigmen dengan kualitas pencahayaan sehingga dapat menimbulkan berbagai warna pada

thalus. Warna-warna yang terbentuk antara lain: merah tua, merah muda, pirang, coklat, kuning dan hijau. Secara u mum, bentuk rumput laut ini berupa silinder yang berukuran sedang sampai kecil. Rumput laut ini ditemukan luas di seluruh perairan Indonesia yang dijumpai dari daerah intertidal sampai dengan rataan terumbu dan berasosiasi dengan jenis rumput laut lainnya. Reproduksi dapat terjadi secara seksual dengan karpogonia dan spermatia. Daur hidup kebanyakan alga merah kurang diketahui, tetapi beberapa di antaranya telah dipelajari dengan baik dan luar biasa kompleks, hampir semuanya sedikit bersangkutan pada tahap multiseluler (alga hijau dan alga cokelat), akan tetapi tak satu pun yang memiliki lagi sel motil; flagella dan centriole tidak terdapat di setiap tahapan spesies. Terdapat begitu banyak variasi dan di sana tidak ada “ciri khas” daur hidup alga merah. Alga merah biasanya merupakan organisme multiseluler; hanya beberapa dari golongan dari spesies uniseluler (Porphyridium, Rhodospora) yang telah diketahui. Ciri khas alga merah lebih sederhana dan kurang kompleks dibanding dengan alga cokelat. Seperti halnya alga cokelat, nenek moyang dari alga merah harus memiliki perbedaan dari nenek moyang alga merah yang sangat lebih muda, tentu saja sebelum multiselularitas berkembang. Banyak spesies alga merah tumbuh menempel menggunakan rhizoids di bebatuan, kerang, alga atau rumput laut lainnya. Banyak dari alga merah (lebih dari 40 genera) bersifat parasitik, biasanya pada alga merah lainnya. 

Ciri-Ciri Rhodophyta (Alga Merah) - Umumnya bersifat multiseluler, - Berbenuk benang atau lembaran - Memiliki dinding sel yang mengandung selulosa dan pektin dan ada juga yang mengandung zat kapur (kalsium karbonat), seperti Corralina. - Menyimpan cadangan makanan dalam bentuk tepung florid (bahan agaragar) - Reproduksi secara aseksual yaitu dengan fragmentasi dan pembentukan aplanospora (spora diam) yang tida berflagela. Sedangkan reproduksi

seksual adalah pembuahan sel telur oleh spermatium di dalam karpogonium. 

Cara Reproduksi Rhodophyta (Alga Merah) Ganggang/alga merah berkembangbiak secara vegetatif dan generatif: −

Perkembangbiakan vegetatif

Ganggang merah berlangsung dengan pembentukan spora haploid yang dihasilkan oleh sporangium atau talus ganggang yang diploid. Spora ini selanjutnya tumbuh menjadi ganggang jantan atau betina yang sel-selnya haploid. −

Perkembangbiakan generatif

Ganggang merah dengan oogami, pembuahan sel kelamin betina (ovum) oleh sel kelamin jantan (spermatium). Alat perkembangbiakan jantan disebut spermatogonium yang menghasilkan spermatium yang tak berflagel. Sedangkan alat kelamin betina disebut karpogonium, yang menghasilkan ovum. Hasil pembuahan sel ovum oleh spermatium adalah zigot yang diploid. Selanjutnya, zigot itu akan tumbuh menjadi ganggang baru yang menghasilkan aplanospora dengan pembelahan meiosis. Spora haploid akan tumbuh menjadi ganggang penghasil gamet. Jadi pada ganggang merah terjadi pergiliran keturunan antara sporofit dan gametofit. 

Contoh dan Peranan Rhodophyta (Alga Merah) dalam Kehidupan

■ Acanthropora mereka hidup menempel pada batu atau benda keras lainnya. Luas sebaranya yang pertama di Indonesia dan yang kedua kurang meluas dan hanya terdapat ditempat tertentu seperti Kepulauan Seribu, sebelah utara Teluk Jakarta. ■ Actinotrichia (A.fragilis) hidup menempel pada karang mati, persebarannya luas. Terdapat juga di padang lamun. ■ Amansia (A.glomerata) tumbuh melekat pada batu di daerah terumbu karang dan hidup melimpah di padang lamun.

■ Amphiroa (A.fragilissima) tumbuh menempel pada padang pasir atau menempel pada substrat lainnya di padang lamun. ■ Chondrococcus (C. Hornemannii) tumbuh melekat pada substrat batu di terumbu katang yang senantiasa terendam air. ■ Corallina tumbuh dibagian luar terumbu yang biasa terkena ombak langsung. Sebarannya tidak begitu luas, terdapat di pantai selatan Jawa. ■ Eucheuma adalah alga merah yang merupakan alga dengan mempunyai taky yang silindrik berdaging dan kuat dengan bintil-bintil atau duri yang mencuat ke samping pada beberapa jenis. ■ Galaxaura tumbuh melekat pada substrat batu di terumbu karang. ■ Gelidiella (G.acerosa) merupakan alga yang muncul di permukaan air dan pada saat air surut mengalami kekeringan. ■ Gigartina tumbuh menempel pada batu di terumbu karang, terutama di tempat yang masih tergenang air pada saat air surut terendah. ■ Gracilaria terdiri dari tujuh jenis, yakni G.arcuata, G.coronopifolia, G.foliifera, G.eucheumioides, G.gigas, G.salicornia, dan G.verrucosa. ■ Halymenia hidup melekat pada batu karang yang selalu tergenang air. ■ Hypnea hidup di habitat berpasir atau berbatu, ada pula yang bersifat epifit. ■ Laurencia hidup melekat pada batu di daerah terumbu karang. ■ Rhodymenia (R.Palmata) hidup melekat pada batu di daerah terumbu karang. ■ Titanophora (T.pulchra) terdapat di perairan Sulawesi.

■ Porphyra adalah alga kosmopolitan. Marga alga ini terdapat mulai dari perairan subtropik sampai daerah tropik, tetapi sebaran menegaknya sangat terbatas. Alga ini hidup diatas batuan karang pada pantai yang terbuka serta bersalinitas tinggi e. Alga/Ganggang Keemasan (Chrysophyta)

Alga Chrysophyta disebut juga ganggang keemasan (golden algae) atau ganggang pirang. Istilah “Chrysophyta” berasal dari bahasa Yunani, chrysos yang berarti “keemasan”. Warna keemasan disebabkan karena ganggang ini memiliki pigmen berupa karoten dan xantofil yang jumlahnya dominan dibandingkan dengan klorofi l a dan c sehingga membuat sel plastida bewarna hijau kekuningan/cokelat keemasan. Sumber lain ada yang menyebutkan bahwa warna keemasan disebabkan oleh pigmen yang bernama fukosantin (fucoxanthin). Chrysophyta kebanyakan hidup di air tawar, meskipun beberapa jenis ada yang hidup di air laut. Alga kelompok ini mempunyai makanan yang disimpan sebagai laminarin, yaitu suatu polisakarida sebagai simpanan makanan pada alga ini. Alga keemasan memiliki variasi struktur dan bentuk. Sebagian tidak memiliki dinding sel dan dapat merayap seperti Amoeba. Sebagian lagi memiliki dinding sel yang terbuat dari selulosa. Sebagian besar kelompok ganggang keemasan adalah uniseluler tetapi ada pula yang membentuk koloni. Sel-sel alga pirang mempunyai dua flagella

sehingga disebut sebagai biflagellata, khususnya untuk alga yang struktur dinding selnya tersusun atas pektin. Kedua flagellanya terpaut di dekat salah satu ujung sel. Selain hidup di perairan, ada juga Chrysophyta yang hidup di darat. Alga pirang yang hidup di darat sering ditemui sebagai selaput seperti beludru di tepi kolam, tepi perairan, atau di tanah yang lembab. Selain laminarin, Chrysophyta menyimpan kelebihan makanan dalam bentuk minyak sehingga merupakan komponen penting dalam pembentukan minyak bumi. Filum Chrysophyta terdiri atas sekitar 5.300 jenis, dan 5.000 di antaranya adalah diatom yang sekarang sudah dimasukkan dalam Filum tersendiri yaitu Bacillariophyta. 

Ciri-Ciri Chrysophyta (Alga Keemasan) - Bersifat uniseluler soliter, uniseluler koloni, dan multiseluler - Berflagela dan tidak berflagela - Berdinding sel dan mengandung hemiselulosa pektin, atau silika. - Menyimpan cadangan makanan bentuk karbohidrat atau lemak - Habitat di air tawar dan air laut. - Hidup sebagai organisme fotoautotrof dan sebagian menyerap senyawa organik terlaruk (miksotrofik) - Kloroplas berukuran kecil dan berbentuk cakram atau lembaran



Klasifikasi Chrysophyta (Alga Keemasan) Chrysophyta dikelompokkan dalam tiga kelas yaitu Xanthophyceae,

Chrysophyceae, dan Bacilloriophyceae. antara lain sebagai berikut: −

Xanthophyceae

Xanthophyceae berwarna hijau kekuningan karena mempunya pigmen klorofil dan xantofil. Tubuhnya multiseluler, berbentuk filamen bercabang, dan senositik (sel memiliki banyak inti). Xanthophyceae bereproduksi secara vegetatif maupun generatif. Reproduksi secara vegetatif terjadi dengan membentuk zoospora yang akan tumbuh menjadi filamen baru. Sedangkan reproduksisecara generatif adalah membentu anteridium dengan menghasilkan spermatozoid dan oogonium yang menghasilkan ovum. Jika terjadi fertilisasi, akan dihasilkan zigospora selanjutnya tumbuh menjadi filamen baru. Contohnya Vaucheria.

−

Chrysophyceae

Chrysophyceae berwarna cokelat keemasan mengandung pigmen klorofil dan karoten. Cadangan makanan disimpan dengan bentuk karbohidrat dan minyak. Tubuhnya terdiri dari satu sel dan hidup secara soliter/koloni. Contohnya ganggang Syanura yang hidup berkoloni, sedangkan Mischococcus dan Ochoromonas hidup secara soliter. Sel tubuhnya berbentuk mirip dengan bola dan berflagela. −

Bacillariophyceae (Diantomae atau diatom)

Bacillariophuceae berasal dari bahasa Yunani dari kata bacillus yang artinya batang kecil sedangkan phykos adalah alga. Bacillariophuceae adalah ganggang uniseluler, berwarna kuning kecokelatan, dan mempunyai dinding sel unik mirip gelas dari campuran bahan organik dan silika. 

Cara Reproduksi Chrysophyta (Alga Keemasan) Alga keemasan ini dapat berkembang biak secara aseksual (vegetatif) dan

juga seksual (generatif). Berikut ini penjelasan kedua jenis cara reproduksi tersebut. −

Reproduksi Secara Aseksual (Vegetatif)

Reproduksi aseksual dilakukan dengan pembentukan zoospora multinukleat berukuran besar yang mempunyai banyak flagela seperti pada Vaucheria. Zoospora ini dianggap sebagai struktur majemuk yang terdiri dari kumpulan zoospora kecil yang berflagela dua yang masing-masing tidak memisahkan diri. Setelah zoospora ini dilepaskan, kemudian bergerak dengan flagelanya ke tempat baru.

Setelah

menetap,

flagela

dilepaskan

dan

berkecambah

membentuk Vaucheria baru. Selain pembentukan zoospora, ada juga spesies Chrysphyta yang reproduksi aseksualnya dengan cara membelah diri seperti pada Ochromonas. −

Reproduksi Secara Seksual (Generatif)

Reproduksi seksual pada Chrysophyta adalah dengan cara oogami, yaitu dengan membentuk oogonia (pembentuk gamet betina) dan anteridia (pembentuk gamet

jantan) pada filamen yang sama. Sel telur yang dihasilkan berukuran besar dengan satu inti yang mengandung klorofil. Sperma yang dihasilkan anteridia mempunyai flagela yang kecil. Setelah terjadi pembuahan akan terbentuk zigot. Setelah dilepaskan dari induknya, zigot siap tumbuh membentuk filamen baru. 

Contoh

dan

Peranan

Chrysophyta

(Alga

Keemasan)

dalam

Kehidupan ■ Vaucheria , hidup di air atau tempat yang basah, berbentuk benang sering bercabang. ■ Diatome, (Navicula atau ganggang kersik): hidup di air tawar, laut sebagai epifit dan mayoritas sebagai plankton. Contoh yang terkenal dari Diatome adalah Pinnularia sp. Cangkok Diatome dibuat dari bahan gelas yaitu silica. ■ Ochromonas, sel tubuhnya berbentuk bola yang dilengkapi dengan 2 flagel sebagai alat gerak. Kedua flagel tersebut tidak sama panjang. Di dalam sitoplasmanya terdapat beberapa organel

penting,

seperti

yang berbentuk lembaran melengkung, vakuola, stigma, dan

kloroplas

nukleus.

Ochromonas berkembangbiak dengan membelah diri. ■ Navicula sp, ganggang ini dikenal sebagai diatomae atau ganggang kersik karena dinding sel tubuhnya mengandung zat kersik. Kersik merupakan komponen penting dalam plankton. Navicula sp hidup di air tawar dan di laut.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2011. Algae Information, Production, Methods, Products, and Terminology. Britannica Educational Publishing. New York. Barsanti, L and P. Gualtieri. 2006. Algae. Taylor & Francis Group. United State of America. Chapman, V.J. 1941. Introduction to the Study of Algae. Cambridge University Press. New York. Graham, L. E. and L. W. Wilcox. 2000. Algae. Prentice-Hall, Inc. United State of America. Haas, BJ; Kamoun, S; Zody, MC; Jiang, RH; Handsaker, RE; Cano, LM; Grabherr, M; Kodira, CD et al. 2009. “Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans.”. Nature. Kabinawa, I.N.K.2001. Mikroalga Sebagai Sumber Daya Hayati Perairan dalam Persepektif Bioteknologi. Puslitbang- Biotek. LIPI. Bogor. Pelczar Jr., M.J. dan Chan E. C. S. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Terjemahan UI-Press. Jakarta. Wasetiawan. 2009. Alga. Kompas: Jakarta.

TUGAS MIKROBIOLOGI DASAR ENZIM PADA KARBOHIDRAT

Disusun Oleh:

KELOMPOK 1 1. Kevin Regardy Onasis

(1807113101)

2. Putri Fauziah

(1807111660)

3. Sherina Septiyani

(1807113279)

4. Titania Tamba

(1807113210)

Dosen Pengampu: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

Enzim pada Karbohidrat 1.) Mengenal Enzim Menurut Sumardjo (2006) menyatakan bahwa enzim adalah suatu kelompok protein yang menjalankan dan mengatur perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi. Sedangkan Karmana, (2008) menyatakan bahwa enzim adalah senyawa organik yang tersusun atas protein. Enzim merupakan bioatalisator, yaitu enzim merupakan zat yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang berfungsi mempercepat reaksi, tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi. Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. . Enzim mengubah molekul awal zat, substrat menjadi hasil reaksi (produk) yang molekulnya berbeda dari molekul awal. Suatu enzim bekerja secara khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja terhadap berbagai macam reaksi. Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi didalam sel maupun diluar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat dari pada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katlis yang sangat efisien, disamping itu mempunyai derajar kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainnya, maka enzim dapat menurunkan energy aktivitas suatu reaksi kimia. Reaksi kimia ada yang membutuhkan energy (energi endorgani) dan ada pula yang menghasilkan energy atau mengeluarkan energy (eksorgonik) (Poedjiadi, 2005).

A. Sifat-sifat Enzim 1. Dipengaruhi oleh suhu dan pH. 2. Bekerja secara spesifik 3. Bekerja secara bolak-balik (reversible) 4. Diperlukan dalam jumlah sedikit 5. Dapat bereaksi dengan substrat asam maupun basa.

6. Berupa koloid 7. Dapat digunakan berulangkali

B. Mekanisme Kerja Enzim Enzim mempercepat suatu reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi awal untuk memulai suatu reaksi. Enzim bekerja dengan membentuk kompleks enzim-substrat. Pada saat enzim dan substrat berikatan maka akan menghasilkan produk. Beberapa teori yang menjelaskan kerja enzim: a. Lock and Key Theory ( Teori Gembok dan Kunci) Teori ini menjelskan bahwa enzim diumpamakan sebagai gembok karena memiliki sebuah bagian kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian ini disebut sisi aktif. Sementara itu, substrat diumpamakan sebagai kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim. b. Induced Fit Theoty (Teori Ketepatan Induksi) Teori ini menjelaskan bahwa sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan substratnya.

C. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim a. Suhu (Temperatur) Setiap enzim mempunyai suhu optimal yang spesifik. Enzim pada suhu 0º atau dibawahnya bersifat nonaktif. Akan tetapi enzim pada suhu tersebut tidak rusak. Kenaikan suhu dapat meningkatkan kerja enzim. Namun demikian, jika suhu melebihi batas optimum, enzim dapat mengalami denaturasi (kerusakan). b. Perubahan pH Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim berubah, sehingga dapat menghalangi teriatnya substrat pada sisi aktif enzim. c. Konsentrasi Enzim Semakin besar konsentrasi enzim akan meningkatkan keceatan reaksi. Peningkatan kecepatan reaksi akan terus bertambah hingga tercapai kecepatan konstan yakni jika semua substrat sudah terikat oleh enzim.

d. Konsentrasi Substrat Bertambahnya konsentrasi substrat dalam suatu reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi jika jumlah enzim dalam reaksi tersebut tetap. Peningkatan kecepata reaksi akan terus bertambah hingga tercapai kecepatan konstan, yakni jika semua enzim mengikat substrat. e. Aktivator Zat-zat yang berfungsi untuk memacu atau mempercepat reaksi enzim disebut aktivator. Contohnya, garam-garam dari logam alkali dalam kondisi encer (2%5%), dan ion logam seperti Ca, Mg, Ni, Mn, dan Cl. d. Inhibitor Dua macam inhibitor enzim, yaitu: 1) Inhibitor Kompetitif Inhibitor yang berikatan secara kuat pada sisi aktif enzim disebut inhibitor kompetitif (inhibitor ireversible). Inhibitor kompetitif ini dapat dihilangkan dengan cara menambah konsentrasi substrat. 2) Inhibirot Non-kompetitif Inhibitor yang terikat pada sisi alosterik enzim (selain sisi ektif enzim) disebut inhibitor non-kompetitif. Inhibitor ini mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan sisi aktif enzim. Inhibitor ini tidak dapat dihilangkan walaupun dengan menambahkan substrat.

2.) Mengenal Karbohidrat Karbohidrat merupakan senyawa makromolekul yang tersusun atas unsur karbon ( C ), hidrogen ( H ), dan oksigen ( O ). Karbohidrat merupakan senyawa organik. Memiliki rumus senyawa CnH2nOn. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Sumber karbohidrat nabati dalam bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O

melalui proses foto sintesis di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai. Pada proses fotosintesis, klorofil pada tumbuh-tumbuhan akan menyerap dan menggunakan enersi matahari untuk membentuk karbohidrat dengan bahan utama CO2 dari udara dan air (H2O) yang berasal dari tanah. Energi kimia yang terbentuk akan disimpan

di

dalam

daun,

batang,

umbi,

buah

dan

biji-bijian.

Jadi, karbohidrat adalah hasil sintesis CO2 dan H2O dengan bantuan sinar mataharidan zat hijau daun (klorofil) melalui fotosintesis. Karbohidrat merupakan suatu molekul yang tersusun dari unsure-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen. Rumus umumnya adalah CnH2nOn. Karbohidrat berfungsi sebagai penghasil energi. Karbohidrat merupakan sumber kalori bagi organisme heterotrof. Setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori. Daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju hanya sekitar 40-60%. Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.

A. Fungsi Karbohidrat Fungsi utama karbohidrat adalah sebagai sumber biokalori dalam bahan makanan, disamping itu juga sebagai bahan pengental atau GMC pada teknologi makanan sebagai bahan penstabil, bahan pemanis (sukrosa, glukosa, fruktosa) dan bahan bakar, misalnya pada glukosa dan pati dan sebagai penyusun struktur sel, misalnya selulosa dan khitin (Sumardjo, 2006). Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan seperti rasa, warna dan tekstur. Sedangkan fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah: 1. Fungsi utamanya sebagai sumber energi ( 1 gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori ) 2. Melindungi protein agar tidak terbakar sebagai penghasil energi. 3. Membantu metabolisme lemak dan protein, sehingga dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan. 4. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu.

6. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa misalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat. 7. Beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk pencernaan, seperti selulosa, pektin dan lignin.

TUGAS MIKROBIOLOGI DASAR SUKROSA MENJADI ASAM ASETAT

Disusun Oleh:

KELOMPOK 1 1. Kevin Regardy Onasis

(1807113101)

2. Putri Fauziah

(1807111660)

3. Sherina Septiyani

(1807113279)

4. Titania Tamba

(1807113210)

Dosen Pengampu: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

1. SUKROSA Sukrosa ialah gula yang kita kenal sehari-hari, baik yang berasal dari tebu maupun bit. Selain pada tebu dan bit, sukrosa terdapat pula pada tumbuhan lain, misalnya dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis, sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa (Buckle, K.A., 1985). Pada molekul sukrosa terdapat ikatan antara molekul glukosa dan fruktosa, yaitu antara atom karbon nomor 1 pada glukosa dengan atom karbon nomor 2 pada fruktosa melalui atom oksigen. Kedua atom karbon terebut adalah atom karbon yang mempunyai gugus –OH glikosidik, atau atom karbon yang merupakan gugus aldehida pada glukosa dan gugus keton pada fruktosa. Oleh karena itu molekul sukrosa tidak mempunyai gugus aldehida atu keton bebas, atau tidak mempunyai gugus –OH glikosidik. Dengan demikian sukrosa tidak mempunyai sifat dapat mereduksi ion-ion Cu++ atau Ag+ dan juga tidak membentuk osazon. Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis adalah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekular. Glukosa adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Di alam, glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Fruktosa adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Fruktosa mempunyai rasa lebih manis daripada glukosa, juga lebih manis daripada gula tebu atau sukrosa. Oleh karena fruktosa mempunyai rotasi spesifik lebih besar daripada glukosa, maka campuran glukosa dan fruktosa sebagai hasil hidrolisis itu memutar ke kiri. Dengan demikian pada proses hidrolisis ini terjadi perubahan sudut putar, mula-mula ke kanan menjadi ke kiri, dan oleh karenanya proses ini disebut juga inverse.

Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa disebut gula invert. Apabila kita makan makanan yang mengandung gula, maka dalam usus halus sukrosa akan diubah menjadi glukosa dan fruktosa oleh enzim sukrase atau invertase. 2. HIDROLISIS SUKROSA



METABOLISME GLUKOSA MENJADI ASAM ASETAT



Glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam piruvat dengan menghasilkan ATP dan NADH (Sutresna,2007). Glikolisis terjadi pada sel mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan melalui 10 tahap reaksi. Proses ini terjadi di sitoplasma dengan bantuan 10 jenis enzim yang berbeda. Glukosa dalam sel dapat mengalami berbagai jalur metabolisme, baik disimpan, diubah menjadi energi, ataupun diubah menjadi molekul lain. Apabila terjadi kelebihan gula dalam darah, glukosa akan didimpan dalam otot atau hati dalam bentuk glikogen. Apabila sel-sel tubuh sedang aktif membelah, glukosa akan diubah menjadi gula pentosa yang penting dalam sintesis DNA dan RNA. Dan ketika tubuh membutuhkan energi, glukosa akan diproses untuk menghasilkan energi melalui tahapan glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transfer elektron. tahapan-tahapan tersebut dapat terjadi apabila terdapat oksigen dalam jaringan sehingga prosesnya disebut respirasi aerob

(menghasilkan energi dengan adanya oksigen). Glikolisis merupakan tahapan pertama dari proses respirasi aerob untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. ATP yang dihasilkan dalam glikolisis akan digunakan untuk berbagai proses yang membutuhkan energi, karena ATP merupakan molekul penyimpan energi. Sedangkan NADH nantinya akan menjalani proses transfer elektron untuk menghasilkan ATP. Sebuah molekul NADH dalam transfer elektron akan menghasilkan tiga molekul ATP. Dalam tahap awalnya, proses glikolisis membutuhkan dua ATP sebagai sumber energi. Namun dalam tahap selanjutnya, glikolisis akan menghasilkan ATP yang dapat digunakan untuk membayar hutang ATP yang telah digunakan tadi dan masih ada sisa ATP yang dapat digunakan untuk fungsi yang lain. Jadi dalam glikolisis, terjadi surplus ATP, lebih banyak ATP yang dihasilkan daripada yang digunakan dalam proses tersebut. Alur langkah glikolisis adalah sebagai berikut (Sutresna,2007). 1. Tahap pertama, glukosa akan diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim hexokinase. Tahap ini membutuhkan energi dari ATP (adenosin trifosfat). ATP yang telah melepaskan energi yang disimpannya akan berubah menjadi ADP. 2. Glukosa 6-fosfat akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfohexosa isomerase. 3. Fruktosa 6-fosfat akan diubah menjadi fruktosa 1,6-bifosfat, reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfofruktokinase. Dalam reaksi ini dibutuhkan energi dari ATP. 4. Fruktosa 1,6-bifosfat (6 atom C) akan dipecah menjadi gliseraldehida 3fosfat (3 atom C) dan dihidroksi aseton fosfat (3 atom C). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim aldolase. 5. Satu molekul dihidroksi aseton fosfat yang terbentuk akan diubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat oleh enzim triosa fosfat isomerase. Enzim tersebut

bekerja bolak-balik, artinya dapat pula mengubah gliseraldehida 3-fosfat menjadi dihdroksi aseton fosfat. 6. Gliseraldehida 3-fosfat kemudian akan diubah menjadi 1,3-bifosfogliserat oleh enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan terbentuk NADH. 7. 1,3 bifosfogliserat akan diubah menjadi 3-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat kinase. Para reaaksi ini akan dilepaskan energi dalam bentuk ATP. 8. 3-fosfogliserat

akan

diubah

menjadi

2-fosfogliserat

oleh

enzim

fosfogliserat mutase. 9. 2-fosfogliserat akan diubah menjadi fosfoenol piruvat oleh enzim enolase. 10. Fosfoenolpiruvat akan diubah menjadi piruvat yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase. Dalam tahap ini juga dihasilkan energi dalam bentuk ATP.



Dekarboksilasi Oksidatif

Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus Krebs. Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari sitosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Alur Dekarboksilasi Oksidatif (Abdullah,2013). 1. molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 (piruvat dipecah menjadi CO2 dan molekul berkarbon 2). 2. NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+. 3. molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A. 4. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2NADH.

Jika tidak tersedia cukup oksigen, asam piruvat dipecah secara anaerobik, menghasilkan asam laktat pada hewan dan manusia, atau etanol pada tumbuhan. Piruvat diubah menjadi laktat menggunakan enzim laktat dehidrogenase dan koenzim NADH melalui fermentasi laktat, atau menjadi asetaldehida dan lalu etanol melalui fermentasi alkohol (fardiaz,1984).Asam piruvat juga dapat diubah menjadi karbohidrat melalui glukoneogenesis, menjadi asam lemak atau energi melalui asetil-KoA,menjadi asam amino alanin dan juga menjadi etanol. 

Fermentasi

Fermentasi adalah perubahan disebabkan

oleh

enzim.

Enzim

kimia dalam bahan pangan yang

yang berperan

dapat

dihasilkan

oleh

mikroorganisme atau enzim yang telah ada dalam bahan pangan. (Buckle, K.A., 1985). Menurut Ulil dan Paramitha (2011), ada dua jalur produksi asam asetat menggunakan mikroorganisme, yaitu: 1.

Oksidatif fermentasi (fermentasi aerob)

Dalam sejarah manusia, asam asetat dalam bentuk cuka, telah dibuat melalui metode fermentasi dengan bantuan bakteri asam asetat dari genus Acetobacter. Dengan membutuhkan sedikit oksigen, bakteri ini dapat menghasilkan cuka dari berbagai bahan makanan beralkohol. Umumnya bahan yang digunakan adalah bahan makanan termasuk apel, anggur, dan fermentasi biji-bijian, gandum, beras, atau kentang mashes. Reaksi kimia keseluruhan difasilitasi oleh bakteri ini adalah: C2H5OH +

O2

→

(etanol) (oksigen)

CH3COOH + H2O (asam asetat)

(air)

Sebuah larutan alkohol dimasukan dalam reaktor dehodrogenasi dan diinokulasi dengan Acetobacter sehingga dalam beberapa bulan kemudian akan menjadi cuka. Dalam industri, proses pembuatan cuka akan berlangsung cepat dengan meningkatkan pasokan oksigen ke bakteri. Dalam pengolahan asam asetat melalui fermentasi aerob, terjadi dua kali fermentasi yaitu (Salle, A.J., 1974) :

a.

Fermentasi pertama

Fermentasi

pembentukan

alkohol

dengan

yeast

Saccharomyces

cerevisiae. Pada fermentasi ini terjadi perombakan glukosa menjadi alkohol dan gas CO2 dengan reaksi sebagai berikut : C6H12O6

→

C2H5OH + CO2

Etanol adalah hasil utama fermentasi tersebut di atas, di samping asam laktat, asetaldehid, gliserol dan asam asetat. Etanol yang diperoleh maksimal hanya sekitar 15 %. Untuk memperoleh etanol 95 % dilakukan proses distilasi. Etanol

digunakan untuk minuman, zat pembunuh kuman, bahan bakar dan

pelarut. b.

Fermentasi kedua

Fermentasi perubahan etanol menjadi asam asetat dan air dengan bakteri Acetobacter aceti. Reaksi pembentukan asam asetat dituliskan sebagai berikut : Acetobacter aceti C2H5OH +

O2

→

CH3COOH + H2O

Reaksi yang terjadi adalah reaksi aerob karena menggunakan oksigen. Pada fermentasi pembentukan asam asetat tersebut terjadi perubahan etanol menjadi asam asetat melalui pembentukan asetaldehid dengan reaksi sebagai berikut : CH3CH2OH + ½ O2 → CH3CHO + H2O (etanol)

(asetaldehid)

CH3CHO + ½ O2 → CH3COOH (Asetaldehid)

(asam asetat)

2.

Fermentasi Anaerob Clostridium C6H12O6

→

3CH3COOH

Metode ini menggunakan bakteri anaerob, termasuk anggota dari genus Clostridium, yang dapat mengubah gula menjadi asam asetat secara langsung, tanpa menghasilkan etanol sebagai produk perantara. Reaksi kimia secara keseluruhan dilakukan oleh bakteri ini bisa direpresentasikan sebagai (Ulil dan Paramitha, 2011): Hal yang menguntungkan dari penggunaan metode ini dalam sudut pandang kimia industry ialah bakteri acetogenic ini dapat menghasilkan asam asetat dari satu senyawa karbon, seperti metanol, karbon monoksida, atau campuran karbon dioksida dan hidrogen. Reaksinya dapat dituliskan (Ulil dan Paramitha, 2011): 2CO2 + 4H2 → CH3COOH + 2H2O Karena Clostridium dapat mengubah gula secara langsung menghasilkan asam asetat maka dapat menekan biaya produksi dalam artian penggunaan metode ini lebih efisien jika dibandingkan dengan metode oksidasi etanol dengan bantuan bakteri Acetobacter. Namun, yang menjadi kendala ialah bakteri Clostridium kurang toleran terhadap asam dibandingkan dengan Acetobacter sehingga ketika asam asetat terbentuk maka bakteri Clostridium akan mengalami gangguan pertumbuhan yang dapat menyebabkan kematian. Bahkan yang paling toleran asam-strain Clostridium cuka hanya dapat menghasilkan beberapa persen asam asetat, dibandingkan dengan strain Acetobacter cuka yang dapat menghasilkan hingga 20% asam asetat. Saat ini, penggunaan Acetobacter lebih efektif untuk memproduksi asam asetat dibandingkan memproduksi asam asetat dengan menggunakan Clostridium. Akibatnya meskipun bakteri acetogenic telah dikenal sejak 1940, penggunaannya dalam industri tetap dibatasi (Ulil dan Paramitha, 2011).

Uji kualitatif asam asetat dilakukan dengan melarutkannya dalam asam sulfat encer yang dapat memberikan bau khas cuka saat dipanaskan, sedangkan dengan besi (III) khlorida membentuk warna merah tua dari ion Fe3(OH)2 (CH3COO)6+ yang bila dipanaskan akan terurai dan membentuk endapan besi (III) yang berwarna merah kecoklatan (Vogel,A.I.,1985). Sedangkan uji kuantitatif asam asetat dilakukan dengan alkalimetri yaitu titrasi dengan larutan NaOH dengan indicator pp. Cara ini umum digunakan dalam analisa kuantitatif asam asetat (Vogel, A.I., 1985).

DAFTAR PUSTAKA Abdullah, 2013. Diktat Mikrobiologi Industri. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Buckle, K.A., 1985. Ilmu Pangan. Universitas Indonesia Press, Jakarta. Fardiaz, Winarno, 1984. Biofermentasi dan Biosintesa Protein. Penerbit Angkasa, Bandung. Salle, A.J., 1974. Fundamental Principles of Bacteriology. Tata Mc Graw Hill, New Delhi. Sutresna, Nana., 2007. Cerdas Belajar Kimia. Grafindo Media Pratama, Bandung. Ulil, M.A., dan Paramitha S.B.U., 2011. Tugas Prarancangan Pabrik Etil Asetat dengan Reactive Distillation Kapasitas 30.000 ton per Tahun. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Vogel, A.I., 1985. Buku Text Analisa Anorganik Kualiatif Makro dan Semi Mikro. Kalman Media Pustaka, Jakarta.

BAKTERI

A. Pengertian Bakteri Bakteri adalah organisme bersel tunggal yang hidup bebas dan mampu bereproduksi sendiri tetapi menggunakan hewan sebagai pejamu untuk mendapatkan makanan. Bateri tidak memiliki inti sel. Bakteri terdiri atas sitoplasma yang dikelilingi oleh sebuah dinding sel yang saku yang terbuat dari suatu zat khusus yang disebut peptidoglikan. Di dalam sitoplasma terdapat terdapat materi genetik, baik DNA maupun RNA, dan struktur intrasel yang diperlukan untuk metabolisme energi (Corwin, 2009). Bakteri berasal dari kata bahasa latin yaitu bacterium. Bakteri memiliki jumlah spesies mencapai ratusan ribu atau bahkan lebih. Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Dalam tumbuh kembang bakteri baik melalui peningkatan jumlah maupun penambahan jumlah sel sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yakni seperti ph, suhu temperatur, kandungan garam, sumber nutrisi, zat kimia dan zat sisa metabolisme. Pada umumnya bakteri tidak mempunyai klorofil, kecuali beberapa spesies tertentu yang mempunyai pigmen fotosintesis. Oleh karena itu, ada bakteri yang hidupnya heterotrof dan ada juga bakteri yang hidup autotrof. Bakteri heterotrof dapat dibedakan menjadi bakteri yang hidup sebagai parsit dan saprofit, Sedangkan bakteri autotrof dapat dibedakan berdasarkan atas sumber energi yang digunakan untuk mensentetis makanannya menjadi bakteri fotoautotrof dan kemoautotrof. Bakteri dapat hidup dimana saja, ada yang merugikan manusia, hewan maupun tumbuhan. Namun demikian ada juga bakteri yang menguntungkan bagi umat manusia.

B. Ciri-ciri Bakteri Bakteri memiliki ciri-ciri yang membedakannnya dengan mahluk hidup lain yaitu : 1. Organisme uniseluler 2. Prokariot (tidak memiliki membran inti sel ) 3. Umumnya tidak memiliki klorofil 4. Memiliki ukuran tubuh yang bervariasi antara 0,12 s/d ratusan mikron umumnya memiliki ukuran rata-rata 1 s/d 5 mikron. 5. Memiliki bentuk tubuh yang beraneka ragam 6. Hidup bebas atau parasite 7. Yang hidup di lingkungan ekstrim seperti pada mata air panas,kawah atau gambut dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan 8. Yang hidupnya kosmopolit diberbagai lingkungan dinding selnya mengandung peptidoglikan.

C. Struktur Bakteri Pada umumnya, bakteri berukuran 0,5-5 μm, tetapi ada bakteri tertentu yang dapat berdiameter hingga 700 μm, yaitu Thiomargarita. Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel tumbuhan dan jamur, tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel. Umumnya sel bakteri yang berbentuk bulat berdiameter sekitar 0,7 - 1,3 mikron. Sedangkan sel bakteri berbentuk batang lebarnya sekitar 0,2 - 2,0 μm dan panjangnya 0,7 - 3,7 μm (Hasanah:2015). Bagian tubuh bakteri pada umumnya dapat dibagi atas 3 bagian yaitu dinding sel, protoplasma (di dalamnya terdapat membran sel, mesosom, lisosom, DNA, endospora), dan bagian yang terdapat di luar dinding sel seperti kapsul, flagel, pilus. Di antara bagian – bagian tersebut ada yang selalu didapatkan pada sel bakteri, yaitu membran sel, ribosom dan DNA. Bagian-bagian ini disebut sebagai invarian. Sedangkan bagian –

bagian yang tidak selalu ada pada setiap sel bakteri, misalnya dinding sel, flagel, pilus, dan kapsul. Bagian – bagian ini disebut varian. Menurut (Kusnadi:2003) struktur bakteri terbagi menjadi dua yaitu: a) Struktur dasar (dimiliki oleh hampir semua jenis bakteri) Meliputi: dinding sel, membran plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan b) Struktur tambahan (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu) Meliputi kapsul, flagelum, pilus, fimbria, klorosom, Vakuola gas dan endospora.

a) Struktur dasar sel bakteri Struktur dasar bakteri sebagai berikut : 1. Dinding sel Dinding sel bakteri tersusun atas makromolekul peptidoglikan yang terdiri dari monomer – monomer tetrapeptidaglikan (polisakarida dan asam amino). Berdasarkan susunan kimia dinding selnya, bakteri dibedakan atas bakteri gram – positif dan bakteri gram – negatif. Susunan kimia dinding sel bakteri gram – negatif lebih rumit daripada bakteri gram – positif. Dinding sel bakteri gram – positif hanya tersusun atas satu lapis peptidoglikan yang relatif tebal, sedangkan dinding sel bakteri gram – negatif terdiri atas dua lapisan. Lapisan luar tersusun atas protein dan polisakarida, lapisan dalamnya tersusun atas peptidoglikan yang lebih tipis dibanding lapisan peptidoglikan pada bakteri gram – positif. Dinding sel bakteri berfungsi untuk memberi bentuk sel, memberi kekuatan, melindungi sel dan menyelenggarakan pertukaran zat antara sel dengan lingkungannya. 2. Membran sel Membran sel merupakan selaput yang membungkus sitoplasma beserta isinya, terletak di sebelah dalam dinding sel, tetapi tidak terikat erat dengan dinding sel. Bagi membran sel sangat vital, bagian ini merupakan batas antara bagian dalam sel dengan lingkungannya. Jika

membran sel pecah atau rusak, maka sel bakteri akan mati. Membran sel terdiri atas dua lapis molekul fosfolipid. Pada lapisan fosfo – lipid ini terdapat senyawa protein dan karbohidrat dengan kadar berbeda-beda pada berbagai sel bakteri.

3. Sitoplasma Tidak mempunyai mitokondria / kloroplas / mikrotubulus. Menyimpan cadangan makanan dalam bentuk granula sitoplasma yang bekerja menjadi sumber nitrogen, sulfur, fosfat anorganik dan granula metakromatik. 4. Ribosom Ribosom merupakan bagian sel yang berfungsi sebagai tempat sintesa protein. Bentuknya berupa butir-butir kecil dan tidak diselubungi membran. Ribosom tersusun atas protein dan RNA.

5. Inti atau nukleus Dengan pewarnaan Feulgen, inti dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Badan inti tidak mempunyai dinding atau membran. Di dalamnya terdapat DNA fibril. DNA benang ini disebut kromosom dengan panjang lebih kurang 1 mm.

6. DNA (Deoxyribonucleic Acid) DNA merupakan materi genetik, terdapat dalam sitoplasma. DNA bakteri berupa benang sirkuler (melingkar). DNA bakteri berfungi sebagai pengendali sintesis protein bakteri dan pembawa sifat. DNA bakteri terdapat pada bagian menyerupai inti yang disebut nukleoid. Bagian ini tidak memiliki membran sebagaimana inti sel eukariotik. 7. Granula penyimpanan, karena bakteri menyimpan cadangan makanan yang dibutuhkan.

b) Struktur tambahan 1. Flagel Flagel merupakan alat gerak bagi bakteri, meskipun tidak semua gerakan bakteri disebabkan oleh flagel. Flagel berpangkal pada protoplas, tersusun atas senyawa protein yang disebut flagelin, sedikit karbohidrat dan pada beberapa bakteri mengandung lipid. Jumlah dan letak flagel pada berbagai jenis bakteri bervariasi. Jumlahnya bisa satu, dua, atau lebih, dan letaknya dapat di ujung, sisi, atau pada seluruh permukaan sel. Jumlah dan letak flagel dijadikan salah satu dasar penggolongan bakteri.

2. Pilus Pada permukaan sel bakteri gram-negatif seringkali terdapat banyak bagian seperti benang pendek yang disebut pilus atau fimbria (jamak dari pilus). Pilus merupakan alat lekat sel bakteri dengan sel bakteri lain atau dengan bahan-bahan padat lain, misalnya makanan sel bakteri.

3. Kapsul Kapsul merupakan lapisan lendir yang menyelubungi dinding sel bakteri. Pada umumnya kapsul tersusun atas senyawa polisakarida, polipeptida atau protein-polisakarida (glikoprotein). Kapsul berfungsi untuk perlindungan diri terhadap antibodi yang dihasilkan sel inang. Oleh karenanya kapsul hanya didapatkan pada bakteri pathogen.

4. Endospora Di antara bakteri ada yang membentuk endospora. Pembentukan endospora merupakan cara bakteri mengatasi keadaan lingkungan yang tidak menguntungkan. Keadaan lingkungan yang tidak menguntungkan antara lain: panas, dingin, kering, tekanan osmosis dan zatkimia tertentu. Jika kondisi lingkungan membaik maka endospora akan tumbuh menjadi sel bakteri. Endospora bakteri tidak berfungsi sebagai alat perkembangbiakan, tetapi sebagai alat perlindungan diri.

D. Penggolongan Bakteri Bakteri dapat digolong-golongkan berdasarkan persamaan ciri-ciri morfologi, fisiologi, biokimia, tipe-tipe nutrisi, cara reproduksi, kemampuan menghasilkan spor, motalitas dan siklus hidupnyat (Hasanah: 2015). a.

Berdasarkan bentuk tubuhnya 1. Kokus (bulat) Bakteri yang berbentuk kokus, biasanya bulat ataupun berbentuk oval, memanjang atau satu sisinya. Apabila bakteri berbentuk kokus ini berkembang biak dengan membelah diri sel-selnya tetap berdempetan dan tidak akan memisah. Bacteria yang berbentuk kokus ini masih bias dapat dibedakan lagi menjadi beberapa macam yaitu: a. monokokus b.

diplokokus (dua pasang).

c. Streptokokus, misalnya Streptococcus pyrogenes, S.thermophillus. d. Stafilokokus, misalnya Staphylococcus aureus. e. Diplokokus, misalnya Diplococcus pnemoniae

2.

Basil (batang) Bakteri berbentuk hasil menyerupai bentuk batang pendek,

selindris, yang ukuran dan bentuknya bermacam-macam. a. Basilus, misalnya Eschericcia coli, Salmonella thypi, Lactobacillus. b.

Diplobasil yaitu basi dapat bergandengan dua-dua.

c.

Streptobasil yaitu basil yang terlepas satu sama lain mempunyai ujung

tumpul, sedangkan basil yang dapat bergandengan satu sama lain mempunyai ujung tajam, misalnya Azotobacter, Bacillus anthracis.

3. Vibrio (koma) Bakteri yang bentuknya seperti batang, melengkung dan menyerupai bentuk koma. Misalnya Vibrio cholerae.

4. Spirillum (spiral) Bakteri yang berbentuk spiral iini, bentuknya bengkok-bengkok serupa spiral. misalnya Treponema pallidum.

b. Berdasarkan Letak Flagella pada Tubuhnya Flagella merupakan alat gerak bagi bakteri. Flagel berpangkal pada protoplas, tersusun atas senyawa protein yang disebut flagelin, sedikit karbohidrat dan pada beberapa bakteri mengandung lipid. Jumlah dan letak flagel pada berbagai jenis bakteri bervariasi. Jumlahnya bisa satu, dua, atau lebih, dan letaknya dapat di ujung, sisi, atau pada seluruh permukaan sel. Jumlah dan letak flagel dijadikan salah satu dasar penggolongan bakteri. Berdasarkan hal tersebut, maka bakteri dapat dibedakan menjadi : •

Monotrik yaitu berflagel satu pada salah satu ujung.

•

Amfitrik yaitu flagel masing-masing satu pada kedua ujung.

•

Lofotrik yaitu berflagel banyak di satu ujung.

•

Peritrik yaitu berflagel banyak pada semua sisi tubuh

c. Berdasarkan Pewarnaan Gram (Gram Strain). Pewarnaan Gram atau metode Gram adalah suatu metode untuk membedakan spesies bakteri menjadi dua kelompok besar, yakni gram-positif dan gram-negatif, berdasarkan sifat kimia dan fisik dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–1938) yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella pneumoniae. Dengan metode pewarnaan Gram, bakteri dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu bakteri Gram positif dan Gram negatif berdasarkan reaksi atau sifat bakteri terhadap cat tersebut. Reaksi atau sifat bakteri tersebut ditentukan oleh komposisi dinding selnya. Oleh karena itu, pengecatan Gram tidak bisa dilakukan pada mikroorganisme yang tidak mempunyai dinding sel seperti Mycoplasma sp Contoh bakteri yang tergolong bakteri tahan asam, yaitu dari genus Mycobacterium dan beberapa spesies tertentu dari genus Nocardia. Bakteri bakteri

dari kedua genus ini diketahui memiliki sejumlah besar zat lipodial (berlemak) di dalam dinding selnya sehingga menyebabkan dinding sel tersebut relatif tidak permeabel terhadap zat-zat warna yang umum sehingga sel bakteri tersebut tidak terwarnai oleh metode pewarnaan biasa, seperti pewarnaan sederhana atau Gram. Dalam pewarnaan gram diperlukan empat reagen yaitu : •

Zat warna utama (violet kristal)

•

Mordan

(larutan

Iodin)

yaitu

senyawa

yang

digunakan

untuk

mengintensifkan warna utama. •

Pencuci / peluntur zat warna (alcohol / aseton) yaitu solven organic yang digunakan uantuk melunturkan zat warna utama.

•

Zat warna kedua / cat penutup (safranin) digunakan untuk mewarnai kembali sel-sel yang telah kehilangan cat utama setelah perlakuan denga alcohol. Bakteri Gram-negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat

warna metil ungu pada metode pewarnaan Gram. Bakteri gram-positif akan mempertahankan zat warna metil ungu gelap setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gram-negatif tidak. Pada uji pewarnaan Gram, suatu pewarna penimbal (counterstain) ditambahkan setelah metil ungu, yang membuat semua bakteri gram-negatif menjadi berwarna merah atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel mereka. Pengecatan gram dilakukan dalam 4 tahap yaitu 1. Pemberian cat warna utama (cairan kristal violet) berwarna ungu. 2. Pengintesifan cat utama dengan penambahan larutan mordan JKJ. 3. Pencucian (dekolarisasi) dengan larutan alkohol asam. 4. Pemberian cat lawan yaitu cat warna safranin. Perbedaan dasar antara bakteri gram positif dan negatif adalah pada komponen dinding selnya. Kompleks zat iodin terperangkap antara dinding sel dan membran sitoplasma organisme gram positif, sedangkan penyingkiran zat lipida dari dinding sel organisme gram negatif dengan pencucian alcohol memungkinkan hilang dari sel. Bakteri gram positif memiliki membran tunggal

yang dilapisi peptidohlikan yang tebal (25-50nm) sedangkan bakteri negative lapisan peptidoglikogennya tipis (1-3 nm). Sifat bakteri terhadap pewarnaan Gram merupakan sifat penting untuk membantu determinasi suatu bakteri. Beberapa perbedaan sifat yang dapat dijumpai antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif yaitu: Ciri-ciri bakteri gram negatif yaitu (Corwin:2009) : •

Struktur dinding selnya tipis, sekitar 10 – 15 mm, berlapis tiga atau multilayer.

•

Dinding selnya mengandung lemak lebih banyak (11-22%), peptidoglikan terdapat didalam

•

lapisan kaku, sebelah dalam dengan jumlah sedikit ± 10% dari berat kering, tidak mengandung asam tekoat.

•

Kurang rentan terhadap senyawa penisilin.

•

Pertumbuhannya tidak begitu dihambat oleh zat warna dasar misalnya kristal violet.

•

Komposisi nutrisi yang dibutuhkan relatif sederhana.

•

Tidak resisten terhadap gangguan fisik.

•

Resistensi terhadap alkali (1% KOH) lebih pekat

•

Peka terhadap streptomisin

•

Toksin

yang

dibentuk

Endotoksin

Micrococcus,

Staphylococcus,

Leuconostoc, Pediococcus dan Aerococcus.

Ciri-ciri bakteri gram positif yaitu: •

Struktur dinding selnya tebal, sekitar 15-80 nm, berlapis tunggal atau monolayer.

•

Dinding

selnya

mengandung

lipid

yang

lebih

normal

(1-4%),

peptidoglikan ada yang sebagai lapisan tunggal. Komponen utama merupakan lebih dari 50% berat ringan. Mengandung asam tekoat. •

Bersifat lebih rentan terhadap penisilin.

•

Pertumbuhan dihambat secara nyata oleh zat-zat warna seperti ungu kristal.

·

•

Komposisi nutrisi yang dibutuhkan lebih rumit.

•

Lebih resisten terhadap gangguan fisik.

•

Resistensi terhadap alkali (1% KOH) larut

•

Tidak peka terhadap streptomisin

•

Toksin yang dibentuk Eksotoksin Endotoksin

Contoh Escherichia, Citrobacter, Salmonella, Shigella, Enterobacter, Vibrio, Aeromonas, Photobacterium, Chromabacterium, Flavobacterium.

d. Berdasarkan Kebutuhan Oksigen Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, bakteri dikelompokkan menjadi 2 kelompok yaitu : 1. Bakteri aerob. Bakteri

aerob,bakteri

yang

membutuhkan

oksigen

bebas

untuk

mendapatkan energi,misalnya: Nitrosomonas,Nitrobacter,Nitrosococcus. 2. Bakteri anaerob. Bakteri anaerob, tidak membutuhkan oksigen bebas untuk mendapatkan energi, misalnya Micrococcus denitrificans.

E. Alat Gerak Bakteri Alat gerak bakteri berupa flagelium atau bulu cambuk adalah struktur berbentuk batang atau spiral yang menonjol dari dinding sel. Flagelium memungkinkan

bakteri

bergerak

menuju

kondisi

lingkungan

yang

menguntungkan dan menghindar dari lingkungan yang merugikan bagi kehidupannya. Menurut ( Micheal:2009 ) flagelium memiliki jumlah yang berbeda-beda pada bakteri dan letak yang berbeda-beda pula yaitu: 1. Monotrik : bila hanya berjumlah satu 2. Lofotrik : bila banyak flagelium disatu sisi. 3. Amfitrik : bila banyak flagelium dikedua ujung. 4. Peritrik : bila tersebar diseluruh permukaan sel bakteri.

F. Factor-Faktor Yang Mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri

Pertumbuhan pada bakteri mempunyai arti perbanyakan sel dan peningkatan ukuran

populasi.

Menurut

(Tjitrosoepomo:1986)

factor-faktor

yang

mempengaruhi pertumbuhan bakteri atau kondisi untuk pertumbuhan optimum adalah: 1. Suhu. 2. Derajat keasaman atau PH. 3. Konsentrasi garam. 4. Sumber nutrisi. 5. Zat-zat sisa metabolism. 6. Zat kimia. Hal tersebut diatas bervariasi menurut spesies bakterinya. G. Reproduksi Bakteri Bakteri bereproduksi secara vegetatif dengan membelah diri secara biner. Pada lingkungan yang baik bakteri dapat membelah diri tiap 20 menit. Pembuahan seksual tidak dijumpaipada bakteri, tetapi terjadi pemindahan materi genetik dari satu bakteri ke bakteri lain tanpa menghasilkan zigot. Peristiwa ini disebut proses paraseksual. Ada tiga proses paraseksual yang telah diketahui, yaitu transformasi, konjugasi, dan transduksi (Hasanah: 2015). Namun, proses pembiakan cara seksual berbeda dengan eukariota lainnya. Sebab, dalam proses pembiakan tersebut tidak ada penyatuan inti sel sebagaimana biasanya pada eukarion, yang terjadi hanya berupa pertukaran materi genetika (rekombinasi genetik). Berikut ini beberapa cara pembiakan bakteri dengan cara rekombinasi genetik dan membelah diri.

a. Rekombinasi Genetik Adalah pemindahan secara langsung bahan genetic (DNA) di antara dua sel bakteri melalui proses berikut: 1. Transformasi Transformasi adalah perpindahan materi genetik berupa DNA dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri yang lain. Pada proses transformasi tersebut ADN bebas sel bakteri donor akan mengganti sebagian dari sel bakteri penerima, tetapi

tidak terjadi melalui kontak langsung. Cara transformasi ini hanya terjadi pada beberapa spesies saja, . Contohnya : Streptococcus pnemoniaeu, Haemophillus, Bacillus, Neisseria, dan Pseudomonas. Diguga transformasi ini merupakan cara bakteri menularkan sifatnya ke bakteri lain. Misalnya pada bakteri Pneumococci yang menyebabkan Pneumonia dan pada bakteri patogen yang semula tidak kebal antibiotik dapat berubah menjadi kebal antibiotik karena transformasi. Proses ini pertama kali ditemukan oleh Frederick Grifith tahun 1982.

2. Transduksi Transduksi adalah pemindahan materi genetik bakteri ke bakteri lain dengan perantaraan virus. Selama transduksi, kepingan ganda ADN dipisahkan dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima oleh bakteriofage (virus bakteri). Bila virus – virus baru sudah terbentuk dan akhirnya menyebabkan lisis pada bakteri,

bakteriofage

yang

nonvirulen

(menimbulakan

respon

lisogen)

memindahkan ADN dan bersatu dengan ADN inangnya, Virus dapat menyambungkan materi genetiknya ke DNA bakteri dan membentuk profag. Ketika terbentuk virus baru, di dalam DNA virus sering terbawa sepenggal DNA bakteri yang diinfeksinya. Virus yang terbentuk memiliki dua macam DNA yang dikenal dengan partikel transduksi (transducing particle). Proses inilah yang dinamakan Transduksi. Cara ini dikemukakan oleh Norton Zinder dan Jashua Lederberg pada tahun 1952.

3. Konjugasi Konjugasi adalah bergabungnya dua bakteri (+ dan –) dengan membentuk jembatan untuk pemindahan materi genetik. Artinya, terjadi transfer ADN dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima melalui ujung pilus. Ujung pilus akan melekat pada sel peneima dan ADN dipindahkan melalui pilus tersebut. Kemampuan sel donor memindahkan ADN dikontrol oleh faktor pemindahan ( transfer faktor = faktor F )

b. Pembelahan Biner Pada pembelahan ini, sifat sel anak yang dihasilkan sama dengan sifat sel induknya. Pembelahan biner mirip mitosis pada sel eukariot. Badanya, pembelahan biner pada sel bakteri tidak melibatkan serabut spindle dan kromosom. Pembelahan Biner dapat dibagi atas tiga fase, yaitu sebagai berikut: 1. Fase pertama, sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus. 2. Fase kedua, tumbuhnya sekat akan diikuti oleh dinding melintang. 3. Fase ketiga, terpisahnya kedua sel anak yang identik. Ada bakteri yang segera berpisah dan terlepas sama sekali. Sebaliknya, ada pula bakteri yang tetap bergandengan setelah pembelahan, bakteri demikian merupakan bentuk koloni.

Pada keadaan normal bakteri dapat mengadakan pembelahan setiap 20 menit sekali. Jika pembelahan berlangsung satu jam, maka akan dihasilkan delapan anakan sel. Tetapi pembelahan bakteri mempunyai faktor pembatas misalnya kekurangan makanan, suhu tidak sesuai, hasil eksresi yang meracuni bakteri, dan adanya organisme pemangsa bakteri. Jika hal ini tidak terjadi, maka bumi akan dipenuhi bakteri.

H. Fungsi serta peran bakteri dalam kehidupan manusia Bakteri dapat menguntungkan dan adapula yang merugikan. Berikut bakteri yang menguntungkan dan merugikan sebagai berikut (Salaki :2012) : 1.

Bakteri menguntungkan Banyak bakteri yang menguntungkan dalam kehidupan manusia. Bakteri tersebut ada yang berperan dalam bidang pertanian, kelautan, industri, kesehatan dan masih banyak lagi. Salah satunya adalah dalam bidang pertanian. 1. Bacillus cereus yang mampu mengendalikan laju pertumbuhan hama Spodoptera litura pada tanaman kubis

2. Leuconostoc mesenteroides Pbac1 merupakan bakteri yang mampu menghasilkan bakteriosin yang berperan sebagai bakterisida dan juga pengawet makanan secara alami. 3. Lactobacillus Bulgaricus yang membantu dalam proses pembuatan keju dari susu kacang hijau 4. Enterobacter

sp

yang berperan

penting dalam

menghambat

pertumbuhan fungi Curvularia sp yang menyebabkan penyakit bercak daun pada tanaman mentimun Selain beberapa hal tersebut diatas, berikut ini merupakan manfaat dari pada bakteri dalam kehidupan manusia. No. Nama Bakteri 1 Lactobacillus bulgarius

2.

2 3 4 5 6 7 8

Lactobacillus sp Streptococcus thermophilus Pediococccus cereviceae Streptococcus tactis Acetobacter xylinium Acetobacter sp Bacillus brevis

9

Bacillus subtilis

10

Polymyka

11 12 13 14 15 16 17 18 19

Lactobacillus cassei Thiobacillus thiozidans Entamoeba coli Rhizopus oligosporus Aspergillus oryzae Neurospora crassa Streptococcus laktis Streptococcus cremoris Rhizobium leguminosarum

20

Entero bakteria

Peranan Memfermentasi susu menjadi lemak Produksi asinan buah Produksi mentega Produksi sosis Produksi kefir Produksi nata de coco Produksi asam cuka Menghasilkan terotrisin (antibiotik) Menghasilkan basitrasin (antibiotik) Menghasilkan polimixin (antibiotik) Produksi yoghurt Produksi asam sulfat Membusukkan sisa pencernaan Pembuatan tempe Pembuatan tauco Pembuatan oncom Pembuatan keju Pembuatan keju Fiksasi nitrogen dalam akar kacang Bakteri pengurai

Bakteri merugikan contoh penyakit yang disebabkan oleh bakteri:

1. Salmonella typhosa Menyebabkan Penyakit Tifus 2. Shigella dysenteriae Menyebabkan Penyakit Disentri basiler 3. Vibrio comma Menyebabkan Penyakit Kolera 4. Haemophilus influenza Menyebabkan Penyakit Influensa 5. Diplococcus pneumoniae Menyebabkan Penyakit Pneumonia 6. Mycobacterium tuberculosis Menyebabkan Penyakit TBC paru-paru 7. Clostridium tetani Menyebabkan Penyakit Tetanus 8. Neiseria meningitis Menyebabkan Penyakit Meningitis (radang selaput otak) 9. Neiseria gonorrhoeae Menyebabkan Penyakit Gonorrhaeae (kencing nanah) 10. Treponema pallidum Menyebabkan Penyakit Sifilis atau Lues 11. Mycobacterium leprae Menyebabkan Penyakit Lepra (kusta) 12. Treponema pertenue Menyebabkan Penyakit Puru atau patek.

DAFTAR PUSTAKA

Corwin, Elizabeth J. 2009. Buku Saku Patofisiologi. Jakarta: Buku Kedokteran HGC Hasanah, Uswatun. 2015. Mikrobiologi. Unimed Press : Medan Kusnadi,dkk. 2003. Common textbook Mikrobiologi. JICA UPI : Bandung Pelczar, Michael J. DKK. 2009. Dasar-Dasar Mikrobiologi Edisi 2. Jakarta: UI Press. Salaki, Christina, dkk. 2012. Pemanfaatan Bakteri Bacillus cereus terhadap hama Spodoptera litura Pada Tanaman Kubis .Vol. 18 No. 2. Unsrat : Manado Tjitrosoepomo, Gembong. 1986. Taksonomi Tumbuhan (taksonomi husus). Jakarta: Bharata. Yuanti, Uki, dkk. 2005. Ekuilibrium vol.4. no. 2. Pembuatan Keju Dari Susu Kacang Hijau dengan Bakteri Lactobacillus Bulgaricus. : UNS

ENZIM PROTEIN

Oleh:

Fanny Rahma (1807113232) Indah Syafitri ( Markholijah (1807111509) Ratna Mutia Lisanti (

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2018

ENZIM Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kima organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/ zat, yang disebut prometer. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter. Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa. Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat dan racun adalah inhibitor enzim.

Struktur dan Mekanisme Enzim umumnya merupakan protein globular dan ukurannya berkisar dari hanya 62 asam amino pada monomer 4-oksalokrotonat tautomerase, sampai dengan lebih dari 2.500 residu pada asam lemak sintase. Terdapat pula sejumlah kecil katalis RNA, dengan yang paling umum merupakan ribosom. Jenis enzim ini dirujuk sebagai RNA-enzim ataupun ribozim. Aktivitas enzim ditentukan oleh struktur tiga dimensinya (struktur kuaterner). Walaupun struktur enzim menentukan fungsinya, prediksi aktivitas enzim baru yang hanya dilihat dari strukturnya adalah hal yang sangat sulit. Kebanyakan enzim berukuran lebih besar daripada substratnya, tetapi hanya sebagian kecil asam amino enzim (sekitar 3-4 asam amino) yang secara langsung terlibat dalam katalisis. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat substrat dan kemudian menjalani reaksi ini dikenal sebagai tapak aktif. Enzim juga dapat mengandung tapak yang mengikat kofaktor yang diperlukan untuk katalisis. Beberapa enzim juga memiliki tapak ikat untuk molekul kecil, yang sering kali merupakan produk langsung ataupun tak langsung dari reaksi yang dikatalisasi. Pengikatan ini dapat meningkatkan ataupun menurunkan aktivitas enzim. Dengan demikian ia berfungsi sebagai regulasi umpan balik. Sama seperti protein-protein lainnya, enzim merupakan rantai asam amino yang melipat. Tiap-tiap urutan asam amino menghasilkan struktur pelipatan dan sifatsifat kimiawi yang khas. Rantai protein tunggal kadang-kadang dapat berkumpul bersama dan membentuk kompleks protein. Kebanyakan enzim dapat mengalami denaturasi (yakni terbuka dari lipatannya dan menjadi tidak aktif) oleh pemanasan ataupun denaturan kimiawi. Tergantung pada jenis-jenis enzim, denaturasi dapat bersifat reversibel maupun ireversibel.

Jenis-Jenis Enzim dan Peranannya Enzim adalah penguraian dari bentuk protein yang berperan besar sebagai senyawa yang

reaksinya terus menerus bergerak dan mendukung terjadinya

metabolime untuk mempercepat proses kimia didalam tubuh. Berikut adalah penjelasan mengenai jenis jenis enzim : 1. Enzim metabolik – Enzim yang bekerja mengatur, mengontrol dan mengelola kesehatan tubuh melalui jaringan tubuh, sel darah dan organ, yang berfungsi sebagai: 

Pertumbuhan, perkembangan dan per baikan sel



Memelihara semua jaringan organ tubuh.



Menyusun banyaknya reaksi yang saling berbeda namun dilakukan dalam waktu yang sama 2. Enzim makanan – Enzim yang mengandung zat nutrisi yang berasal dari buah buahan, sayuran hijau dan orange serta dari sumber makanan tambahan lain yang berfungsi



menghancurkan zat protein



melumatkan lemak



memecah karbohidrat dan nutrisi lain menjadi senyawa dan partikel kecil bermanfaat yang dapat diserap tubuh secara simbolik 3. Enzim Pencernaan – Enzim pencernaan manusia yang bertugas menghancurkaan daan mencerna segala makanan lalu menyerap nutrisinya untuk disebarkan keseluruh jaringan tubuh. Enzim pencernaan ada 4 bagian , diantaranya:



Enzim amilolitik yaitu enzim yang berperan dalam proses peleburan karbohidrat dan sari tepung gula



Enzim Lipolitik yaitu enzim yang berperan dalam proses peleburan asaam lemak dan gliserol



EnzimProteolitik yaitu enzim yang berperan dalam proses peleburan protein asam amino



Enzim Nucleolytic yaitu enzim yang berperan dalam proses peleburan Asam nukleat 4. Enzim Renin – Berkaitan dengan kelenjar penghasil enzim diseputar dinding lambung yang berguna untuk menyimpan protein dan nutrisi lain yang ada pada produk susu agar manfaatnya dapat disebarkan keseluruh bagian tubuh. 5. Enzim pepton – Mempunyai kemampuan menhancurkan dan memecah protein komplek agar dapat berubah menjadi molekul molekul pepton. 6. Enzim pepsin – Enzim penting yang terletak didalam lambung yang berguna untuk merubah protein dan nutrisi lainnya agar dapat diserap dengan baik lalu disebarkan keseluruh jaringan tubuh. 7. Enzim Tripsin – Enzim yang mampu mengubah pepton menjadi zat asam amino yang berguna untuk proses penyerapan protein oleh jaringan usus 8. Enzim Sukrase – Enzim yang mampu mengubah sukrose menjadi glukosa dan fruktosa yang sederhana. keberadaan enzim ini dihasilkan lewat saluran getah usus halus 9. Enzim Ptialin – Enzim yang terletak diseputar rongga mulut yang terletak pada kelenjar air liur.yang berguna menagatur dan mengontrol zat tepung atau pati menjadi glukosa yang naantinya diubah menjadi sebuah energy.

10. Enzim Laktase – Enzim yang menyusun se kaligus mengatur jalnnya enzim menjadi laktosa menjadi galaktosa dan glukosa. kedua enzim tersebut akan diserap menjadi nutrisi yang dibutuhkan oleh semua jaringan yang ada didalam tubuh. 11. Enzim Peptidase – Enzim yang akan keluar bersama getah usus halus dan mengubahnya menjadi sari protein penting yang dibutuhkan jaringan tubuh. 12. Enzim Isomaltase – Enzim yang dihasilkan oleh getah usus agar dapat menggabungkan zat maltase menjadi kameltosa yang lebih efesien. 13. Enzim Ribonuklease – Enzim yang mampu melakukan penggandaan atau replikasi DNA enzim yang sudah pasti menghasilkan RNA.

14.

Enzim lipase – Fungsi enzim lipase yang bertugas menghancurkan dan

mencerna makanan lemak dan lipid untuk menjaga dan melindungi kantung empediu agar tetap dalam keadaan normal. 15. Enzim Katalse – Berfungsi melindungi dan menjaga hati serta menetralisir gerak dan pertumbuhan semua racun yang ada pada tubuh. Jika organ hati mengalami gangguan maka racun yang memasuki tubuh sulit untuk dinetralisir dan dibuang lewat urin dan keringat. 16. Enzim Arsinase – Berfungsi menyupali dan menyebarkan asam amino arginin menjadi ornitin dan urea. Sifat zat ornitin sangat membatasi dan membelenggu amonia dan karbon dioksida yang bersifat racun. Kemudian Ornitin dinetralisir oleh hati agar racun daapat segera dihilangkan. (baca : fungsi hati) 17. Enzim Troponin – Berfungsi mengontrol dan mengatur otot jantung untuk merespon sinyal yang diterima untuk reaksi atau kontraksi.

18. Enzim Aminotransferase alanin – Enzim yang ada pada sel hati, otot jantung, ginjal dan otot rangka yang berfungsi melindungi dan meningkatkan kesehatan tubuh dengan cara mereka masing masing. 19. Enzim Lisozim – yang berfungsi untuk menyaring, menghambat sekaligus membunuh bakteri dengan cara menghancurkan dinding selnya. Enzim yang berperan sebagai anti bakteri ini terdapat pada : 

cairan mulut (saliva)



ASI (air susu ibu)



Cairan keringat



Airmata



Cairan minyak alami yang ada dibawah kulit 20. Enzim yang ada pada lensa mata – Enzim yang ada pada lensa mata berfungsi melindungi dan mempertahankan fungsinya pada bagian bagian mata dari degenerasi. Tetapi seiring bertambahnya usia Enzim akan menurun kualitas fungsinya sehingga menyebabkan perubahan kimia terhadap protein yang menjadikan koagulasi seperti kabut putih yang menghalangi penglihatan serta jalan masuknya cahaya kedalam retina. ini biasa terjadi:



pada mata katarak



Mata keruh



Rabun ayam



Rabun senja



Rabun jauh



Rabun dekat

21. Enzim Lizosim – Lizosim adalah sekumpulan protein yang ada pada air mata yang bermanfaat untuk melemahkan, menurunkan dan mematikan aktifitas kinerja dari bakteri, karena air mata dapat bertindak sebagai anti biotik alami yang lebih ampuh daripada obat mata. Lizosim bertindaak sebagai anti kekeringan yang mampu melumasi permukaan retina agar tetap lembab dan terhindar dari iritasi akibat masuknya debu dan partikel kecil lainnya. 22. Enzim Bradikinin – Enzim Bradikinin mampu mempengaruhi kelenjar keringat yang menyebabkan cairan keringat mengurai dalam bentuk garam dan urea dari dalam kapiler darah kemudian dikirim melalui permukaan kulit dan terbentuklah yang namanya keringat. Cairan keringat bermanfaat sebagai penyembuh luka, pengontrol keseimbangan kelembaban kulit dan dapat memblokir aktifitas bakteri. Cairan keringat dapat bertindak sebagai antibiotik alami yang lebih baik daripada pemakaian hand body lotion. 23. Enzim Lisozim – Air susu ibu bersifat penyembuh alami yang lebih ampuh daripada imunisasi bayi yang biasa dilakukan oleh manusia, karena ASI sarat dengan nutrisi yang sanggup memberikan pertahanan dan perlindungan kuat terhadap kesehatan dan pertumbuhan bayi, mampu mengatasi infeksi melalui sel fagosit (pembunuh sel bakteri ) dan Imuniglobulin (antibodi). ASI mengandung dari berbagai bentuk zat kekebalan tubuh yang bisa dijadikan antibiotik alami dan

kinerjanya

didukung oleh kinerja enzim Lisozim dan bahkan Enzim Lisozim sudah menjadi bagian yang mengikat dari ASI yang gunanya agar ASI selalu sehat dan terhindar dari serangan bakteri. 24. Enzim yang ada pada minyak alami kulit – Kulit adalah benteng untuk menghambat dan memperlambat aktifitas pertumbuhan virus dan bakteri. Kemudian ada enzim yang menyertai minyak alami kulit yaitu Enzim fagosit yang fungsinya membunuh bakteri dengan zat antibiotiknya. Bagian bagian kulit memiliki minyak

alami yang tersembunyi dibawah kulit dekat sel kolagen yang berfungsi untuk melembabkan kulit didalam kondisi cuaca apapun dan mengatur volume keringat agar racun yang keluar bersama keringat dapat segera disaring agar tidak menjadi tumpukan bakteri. 25. Enzim saliva yang ada pada air liur – Air liur berfungsi mempercepat dan mempermudah penghancuran dan pencernaan yang terjadi secara kimiawi. Air liur mampu mempercepat pembuhan luka dan memperbaiki jaringan kulit yang rusak karena infeksi, karena cairan air mengandung antibiotik alami. (baca : fungsi air liur dalam proses pencernaan).

Klasifikasi Enzim Enzim dapat digolongkan berdasarkan tempat bekerjanya, daya katalisisnya, dan cara terbentuknya. 1. Penggolongan enzim berdasarkan tempat bekerjanya a. Endoenzim Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Umumnya merupakan enzim yang digunakan untuk proses sintesis di dalamsel dan untuk pembentukan energi (ATP) yang berguna untuk proses kehidupan sel,misal dalam proses respirasi. b. Eksoenzim Eksoenzim disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel. Umumnya berfungsi untuk “mencernakan” substrat secara hidrolisis, untuk dijadikan molekul yang lebih sederhana dengan BM lebih rendah sehingga dapat masuk melewati membran sel. Energi yang dibebaskan pada reaksi pemecahan substrat di luar sel tidak digunakan dalam proses kehidupan sel.

2. Penggolongan enzim berdasarkan daya katalisis a. Oksidoreduktase Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan hidrogen peroksidase (katalase). Ada beberapa macam enzim electron transfer oksidase, yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase. b. Transferase Transferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut: 1. Transaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan amina. 2. Transfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan fosfat. 3. Transasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil. c. Hidrolase Enzim ini mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah: 1.

Karboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan ester karboksil.

2. Lipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida). 3. Peptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan polipeptida. d. Liase Enzim ini berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah: 1.

L malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi

pengambilan air dari malat sehingga dihasilkan fumarat. 2.

Dekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi

pengambilan gugus karboksil.

e. Isomerase Isomerase meliputi enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi, yaitu: 1. Rasemase, merubah l-alanin → D-alanin 2. Epimerase, merubah D-ribulosa-5-fosfat → D-xylulosa-5-fosfat 3. Cis-trans isomerase, merubah transmetinal → cisrentolal 4.

Intramolekul ketol isomerase,

merubah D-gliseraldehid-3-fosfat

dihidroksi aseton fosfat 5.

Intramolekul

transferase

atau

mutase,

merubah

metilmalonil-

CoA →suksinil-CoA f. Ligase Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan 2

molekul dengan

dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat, sebagai contoh adalah enzim asetat=CoASH ligase yang mengkatalisis rekasi sebagai berikut: Asetat + CoA-SH + ATP → Asetil CoA + AMP + P-P

4. Penggolongan enzim berdasar cara terbentuknya a. Enzim konstitutif Di dalam sel terdapat enzim yang merupakan bagian dari susunan sel normal, sehingga enzim tersebut selalu ada umumnya dalam jumlah tetap pada sel hidup. Walaupun demikian ada enzim yang jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya enzim amilase. Sedangkan enzim-enzim yang berperan dalam proses respirasi jumlahnya tidak dipengaruhi oleh kadar substratnya. b. Enzim adaptif Perubahan lingkungan mikroba dapat menginduksi terbentuknya enzim tertentu. Induksi menyebabkan kecepatan sintesis suatu enzim dapat dirangsang sampai beberapa ribu kali. Enzim adaptif adalah enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat. Sebagai contoh adalah enzim beta galaktosidase

yang dihasilkan oleh bakteri E.coli yang ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa. Mulamula E. coli tidak dapat menggunakan laktosa sehingga awalnya tidak nampak adanya pertumbuhan (fase lag/fase adaptasi panjang) setelah beberapa waktu baru menampakkan pertumbuhan. Selama fase lag tersebut E. coli membentuk enzim beta galaktosidase yang digunakan untuk merombak laktosa.

Faktor Pendukung Kinerja Enzim Fungsi enzim sangat kompleks karena pencernaan dan penyerapan metabolisme, penguraian racun, detoksifikasi dan kemampuan sel mati yang dapat mengganti jenis jenis sel selnya dengan yang baru adalah hasil nyata dari fungsi enzim. Enzim bekerja saling berkaitan satu sama lainnya secara terus menerus dan akan ada penurunan fungsi jika salah satu enzim yang ada dalam tubuh mengalami gangguan. Oleh karena itu enizim memiliki faktor pendukung pada kinerja enzim : 1. Konsentrasi – Semakin besar dan kuat konsentrasi enzim maka waktu yang dibutuhkan untuk reaksi semakin kuat dan cepat pula.sedangkan semakin besar dan kuat konsentrasi substrat maka semakin kuat dan cepat kerja enzim. 2. Keseimbangan pH – Enzim selalu bekerja pada pH yang ideal dan bersifat netral misalnya pada enzim pepsin yang bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja padaa pH yang biasa biasa saja. 3. Adanya logam berat – Enzim enzim dalam tubuh akan rusak dan tidak berfungsi jika bercampur logam Ag, Zn, Cu, Cd dan Pb. 4. Adanya logam biasa – Enzim enzim akan merespon dengan baik jika bercampur dengan ion logam golongan Mg, Mn, Ca, dan Fe.

5. Suhu yang ideal – Enzim bekerja dengan baik pada suhu ideal berkisar 30 sampai 40 derajat celsius , tetapi dibawah suhu tersebut enzim akan mengalami kehancuran, kerusakan dan bahkan bisa tidak berfungsi.

Enzim pada sistem pencernaan 

Enzim amilase yang berfungsi mengubah zat tepung atau pati menjadi maltosa



Enzim Renin yang diproduksi oleh kelenjar yang menghasilkan enzim yang terletak di dinding lambung



Enzim pepsin yang bertugas menghancurkan protein menjadi pepton



Enzim Amilase yang diproduksi oleh kelenjar air liur pada mulut dan kelenjar pankreas



Enzim karbohidrase pankreas berfungsi untuk mencerna Amilu kemudian mengubahnya menjadi senyawa sejenis disakarida



Enzim Maltase yang menguraikan maltosa menjadi bentuk glukosa



Enzim Laktase yang mengubah laktosa menjadi bentukan galaktosa dan gula glukosa



Enzim Sukrase yang mengubah bentukan sukrosa enjadi fruktosa dan gula glukosa



Enzim Peptidase yang menguraikan pepton berubah menjadi asam amino



Enzim Lipase yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak yang sederhana



Enzim Enterokinese yang mengubah bentukan tripsinogen menjadi tripsin

Faktor pemicu terganggunya sistem pencernaan 

Gastritis yaitu peradangaan yang sudah parah yang terletak pad dinding lambung yaang menyebabkan kadar asam klorida pada lambung naik secara cepat.



Karena adnya infeksi dan peradangan yang disebakan penyakit hepatitis



Terjadinya diare karena selaput dinding bagian bagian usus besar mengalami luka lalu iritasi dan menjadi infeksi.



Terjadi Sambelit

yaitu terjadi pengerasan dan pembekuan

yang sulit untuk

dikeluarkan yang disebkan kurangnya mengkonsumsi buah dan sayuran. 

Terjadinya Apendisitis yaitu gangguan yang menyebabakan peradnagn apendisitis yaang sudah parah, penyebabnya infeksi pasa saluran usus buntu.Terjadinya Hemoroid yaitu penyakit ambeien yang terjadi



karena pembengkakan pada pembuluh vena disekitar anus.



Adanya pernyakit mag yang kronis yaitu terjadinya luka pada dinding lambung yang menimbulkan nyeri perih , mual, muntah dan bakhan terserang perut kembung. Asam lambung cenderung naik jika mengkonsumsi makanan yang mempunyai kadar aasam dan gas yang berlebihan dan juga bisa dikarenakan stres yang berlebihan.



Tungkak lambung teritaasikarena faktor kuman , toksin dan kelelahan pada tubuh. Kondisi seperti dapat merangsang pelepasan zat HCL di lambung , jika kadar HCL terlalu banyak maka selaput lendir lambung akan menderita kerusakan.



Malnutrisi atau kekurangan zat gizi pada tubuh. kondisi kurang gizi dapat menyebabkan pembentukan enzim pencernaan menjadi terganggu , kacau dan kinerjanya jadi melambat. ini disebabkan karena sel sel pankreas Atropi kehilangan terlalu banyak reticulum endoplasma atau penyakit kurang protein

Cara untuk meningkatkan kesehatan enzim

Berikut adalah cara untuk meningkatkan kesehatan enzim yang ada di dalam tubuh :

1. Mengkonsumsi

karbohidrat

ramah : Kentang

rebus, Beras

merah, roti

gandum, Ubi jalar merah, Ketela pohon, Jagung rebus, Makanan jenis Oat Sereal yang terbuat dari buah buahan dan sayurann. 2. Mengkonsumsi

kacang

kacangan

yang

ramah

: Kacang

tolo, Kacang

merah, Kacang kedelai, Kacang wijen, Kacang polong, Kacang mete, Kacang hijau 3. Mengkonsumsi daging ikan : Ikan salmon, Ikan sarden, Ikan kakap, Ikan mas, Ikan Bandeng, Ikan gurame, Ikan tuna 4. Mengkonsumsi naga, Buah

buah

pir,

buahan

: Buah

pir, Buah

Anggur, Pisang, Tomat, Jambu

kiwi, Kelapa biji, Buat

muda, Buah bit,

Buah

naga, Wortel, Almond 5. Mengkonsumsi sayuran : Sawi, Seledri, Daun selada, Brokoli, Bok choi (sawi hijau), Daun pepaya, Daun kangkung, kembang kol, Buncis, Bayam merah

Sifat dinamis pada enzim 1. Sebagai protein – Enzim adalah protein yang dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu yang ideal kinerja enzim akan mengalami keseimbangan yang optimal ketika menghasilkan reaksi kimia yang berbeda beda. 2.

Berperan sebagai biokatalisator – yaitu zat yang dapat melakukan proses reaksi kimia dengan cepat dan juga lambat, namun zat tersebut justru tidak ikut ketika proses sedang berlangsung.

3.

Dapat mengurangi atau membatasi energi aktivasi – yaitu dapat menaikkan volume kecepatan reaksi yaitu meperlemah energi aktivasi yang sangat diperlukan untuk memulai reaksi

4. Enzim bekerja secara spesifik – satu jenis enzim hanya bekerja untuk satu substrat saja. sebagai contoh: enzim maltase hanya daapat menghancurkan maltosa kemudian mengubahnya menjadi glukosa. 5. Enzim mampu bekerja bolak balik secara konsisten – Enzim mempunyai kemampuan menjalankan funginya mengatur, menjaga serta membentuk substrat dari pengaturnya dengan cara berjalan lalu kembali lagi terus menerus seperti itu dengan konsisten. Pemicu Kerusakan pada Enzim Akibat terpapar radikal bebas yang berlangsung terus menerus dapat membuat fungsi enzim mengalami kemunduran. Inilah yang menyebabkan kerusakan pada enzim, diantaranya: 1. Terjadi kelainan pada sistem metabolisme 

Autoksidasi yaitu Proses metabolisme yang menderita ketidakseimbangan berasal dari hemaglobin, thiol, mioglobin,katekolamin.



Oksidasi Enzimatik yaitu Proses mengumpulnya jumlah radikal bebas yang baanyak misalnya Lipoxygenase, Xanthine oksidase, Amino acid oxidasi, prostaglan synthase dan Aldehyde oxidasi



Respiratory burst yaitu Proses pada membran sel yang memproduksi superoksidasi lalu H2O2 yang terjadi karena adanya superoksida dengan reaksi bersama generasi OH dan HOCL oleh bakteri dan kuman 2. Fungsi sel darah terjadi infeksi dan peradangan Karena monosit dalam jumlah banyak atau sangat sedikit didalam tubuh tergantung dari daya tahan seseorang. monosit dalam jumlah yang besar merupakan tanda tanda ada infeksi yang sedang berlangsung. peradangan ini biasanya dapat dijumpai pada infeksi Tuberkulosis (paru paru) pada penderita penyakit TBC. Karena

adanya galaktosemia yaitu Penyakit yang disebabkan kadar galaktosa yang terlalu kuat dan banyak didalam darah yang disebabkan karena kekurangan enzim galaktos 3. Tubuh kekurangan zat kalium Kalium bermanfaat untuk melindungi dan memperlancar fungsi jantung, kontraksi otot, fungsi otot , dapat mengubah glukosa menjadi glikogen yang sederhana serta menjaga dan mempertahankan kekuatan dan keseimbangan elektrolit dan kadar keasaman didalam tubuh. 4. Karena Kerusakan DNA Radikal bebas selalu menyerap elektron yang ada pada sel disemua jaringan tubuh, akibatnya terjadi perubahan pada struktur DNA yang menyebabkan mutasi. Jika terjadi bertahun tahun maka akan muncul sel kanker. 5. Karena penggunaan obat obatan Pemakain obat obatan yang mempunyai kadar kimia berat dapat melemahkan sekaligus menurunkan jumlah monosit didalam jaringan tubuh, misalnya obat yaang dipakai dalaam proses kemoterapi sel kanker. Pemakaian obatan golongan Kostikosteroid yang biasa digunakan untuk meringankaan rasa nyeri dalam infeksi atau peradangan yang terjadi didalam tubuh. 6. Karena mengkonsumsi alkohol Ketika alkohol masuk kedalam pencernaan dalam jumlah yang besar akan melibatkan enzim sitokrom yang terletak didalam mikrosom. Alkohol akan diproses menjadi Asetaldehid lalu diproses lagi menjadi Asetat oleh Aldehid dehidrogenase didalam mitokondria, akibatnya jaringan sel dan enzim menjadi rusak.

7. Mengkonsumsi makanan basi

Hal lain yang mnembuat enzim rusak adalah karena menyantap makanan yang sudah rusak atau basi yang kemungkinan besar terjadi pembusukan lalu memproduksi racun didalam usus besar. 8. Karena radiasi ultraviolet Radiasi ultraviolet yang terus menerus mengakibatkan sprektum radiasi optik akan

diserap tubuh dan

akan mempengaruhi kerja enzim lalu mengurangi

kemampuan enzim untuk memperbaiki dirinya sendiri ketika terjadi ketidak normalan. 9. Penggunaan pestisida Zat racun yang ada pada pestisida mampu memblokir kinerja enzim sehingga mengakibatkan jumlah Asetylkholin meningkat kemudia bergabung dengan reseptor Muskarinik dan Nikotinik didalam sistem saraf pusat pada bagian bagian otak, hal ini dapat

berpotensi

besar

menimbulkan

keracunan

yang

mengakibatkan

ketidaknormalan fungsi enzim didalam tubuh. 10. Karena terpapar Sinar X Terpapar sinar X sama bahayanya seperti terapi kemoterapi. Kerusakan sel karena paparan sinar X akan sangat mempengaruhi fungsi jaringan dan fungsi enzim yang mengakibatkan melemahnya kemampuan untuk menjalankan funsinya dengan normal. 11. Karena terpapar radikal bebas Radikal bebas sangat mudah mempengaruhi lalu merusak kinerja enzim dan jaringan lain didalam tubuh setelah berlangsung bertahun tahun, Radikal bebas sebenarnya terdiri dari dua golongan diantaranya: 

Radikal bebas Endogen (yang ada didalam tubuh kita sendiri) – Radikal bebas yang dihasilkan oleh tubuh sendiri yaitu Aiutoksidasi, Oksidasi enzimatik, Respiratory Burst Contohnya Radikal bebas yang tersusun didalam jaringan sel tubuh

ketika kita bernafas yang memiliki efek negatif berupa Proses pembakaran, oksidasi dan aktifitas olahraga yang dilakukan berlebihan 

Radikal bebas Eksogen (yang ada diluar tubuh) – Radikal bebas yang dihasilkan dari penggabungan partikel partikel kecil berbahaya yang melayang layang diudara atau karena penyembuhan suatu penyakit yang melibatkan obat obatan tertentu serta alat terapi, Contohnya : Genetika (keturunan ), Radiasi kemoterapi, Polusi udara dan kelembaban, Semua yang berbentuk asap (asap rokok, asap kendaraan dan lain lain), Radiasi

Elektromagnetik

(Sinar

gaamma,

photon,

neutron

dan

lain

lain), Olahraga berlebihan (biasa terjadi karena ingin cepat kurus). Paparan radikal bebas jika terus menerus menimpa tubuh maka berpotensi menyebabkan kerusakan sel serta enzim tubuh, Akibatnya mengurangi sel dan enzim untuk bisa beradaptasi kembali pada kondisi lingkungan.Paparan lampu listrik dengan daya yang sangat kuat dan terang juga berpotensi sama buruknya dengan sinar matahari yaitu mampu merusak pigmentasi pada kulit dan dehidrasi. Cahaya lampu dapat masuk kategori sebagai radikal bebas, karena cahayanya yang kuat memiliki efek ultra violet berbahaya. Untuk menghindari dampak buruknya: 

Agar denyut jantung lebih teratur



Menjadikan metabolisme agar lebih sehat.



Terhindar dari dehidrasi



Ketika tidur malam sebaiknya lampu di matikan agar menghindari proses penggelapan terhadap kulit

Akibat menggunakan enzim secara berlebihan

Kebiasaan mengkonsumsi narkoba menimbulkan peningkatan enzim pangkal yang menyebabkan tubuh membentuk sebuah toleransi pada zat zat bersifat racun yang ada dalam narkoba. akibat yang ditimbulkan diantaranya: 

Tubuh akan mengalami kesulitan dan tersendat sendat dalam melindungi sekaligus mempertahankan homeostasis yaitu keseimbangan sistem tubuh.



Tubuh akan mengalami kesulitan mempercepat pemulihan pada sel yang rusak dan memperbaiki ketidaknormalan sel selnya sendiri



Tubuh akan mengalami kesulitan menjaga dan mengatur sistem saraf dalam tubuh



Tubuh akan mengalami kesulitan untuk menjaga sistem endokrin agar tetap normal



Tubuh akan mengalami kesulitan untuk meningkatkan sistem kekebalan tubuh



Tubuh akan mengalami kesulitan dan tersendat sendat dalam melindungi sekaligus mempertahankan homeostasis yaitu keseimbangan sistem tubuh.



Zat racun pada narkoba akan diserap dalam lambung dan usus lalu mengendap didalam hati lalu diproses secara kimia mengalir masuk pada jaringan otak yang dapat menimbulkan saraf pusat putus, jika ini terjadi akan menyebabkan sakit jiwa, pelupa, terserang penyakit pikun ( alzheimer ) dan tidak bisa berfikir positif. Kinerja maksimal enzim mendapat dukungan dari beberapa Kofaktor aktif



Kofaktor Prostetik – Kofaktor prostetik adalah zat yang melekat dengan kuat pada enzim apapun yang ada dalam tubuh yang selalu menyuplai kekuatan daan kelancaran kinerja enzim. Misalnya Molekul berbentuk bulatan pipih yang didalamnya terkandung banyak besi. Molekul tersebut adalah prostetik dari bentukan sitokrom oksidase, enzim katalase dan peroksidase



Kofaktor Ion organik – Kofaktor ion organik adalah zat yang melekat dengan kuat pada enzim dan substrat komplek sehingga fungsi enzim lebih cepat dan maksimal.



Kofaktor Koenzim – Kofaktor Koenzim adalah zat yang mengandung ribose yang berguna menyusun sifat dari reaksi aktifnya. Perbedaan enzim dan protein Enzim adalah protein fungsional, sedangkan protein dapat berupa fungsional atau struktural. Protein dan enzim adalah makromolekul biologis, terdiri dari banyak asam amino dihubungkan bersama dengan rantai linear. Asam amino adalah unit struktural dan fungsional dasar makromolekul tersebut. Molekul asam amino terdiri dari empat kelompok dasar; yaitu, gugus amino, rantai samping (gugus R), gugus karboksil, dan atom hidrogen, yang terikat pada atom karbon pusat. Pada dasarnya ada dua puluh alami asam amino, dan mereka hanya berbeda dengan rantai samping (gugus R). Urutan asam amino menentukan struktur dan fungsi protein dan enzim. Enzim Enzim adalah protein globular khusus tiga dimensi yang dapat bertindak sebagai molekul biologis, untuk mengkatalisasi dan mengatur reaksi kimia dalam organisme. Dalam satu sel, ada ribuan enzim berbeda. Itu karena hampir setiap reaksi dalam sel membutuhkan enzim spesifik. Biasanya enzim menyebabkan reaksi seluler terjadi jutaan kali lebih cepat daripada reaksi tanpa katalis. Situs aktif yang hadir pada permukaan enzim menentukan derajat kekhususan mereka. Jenis kekhususan enzim termasuk kekhususan mutlak, spesifisitas stereokimia, spesifisitas kelompok, dan hubungan spesifisitas. Situs aktif adalah retakan atau bagian cekungan pada permukaan enzim yang disebabkan oleh

pembentukan struktur tersier. Beberapa situs aktif mengikat hanya satu senyawa tertentu, sementara yang lain dapat mengikat kelompok senyawa yang terkait erat. Enzim tidak terpengaruh oleh reaksi yang dikatalisasi oleh mereka. Ada empat faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim, yaitu; suhu, pH, konsentrasi substrat, dan konsentrasi enzim. Protein Protein adalah makromolekul biologis yang paling beragam, baik secara fungsional dan struktural. Mereka adalah polimer dari asam amino. Urutan asam amino menentukan struktur dan fungsi dasar mereka. Fungsi dasar dari protein adalah katalis enzim, pertahanan, transportasi, dukungan, gerak, regulasi, dan penyimpanan. Perbedaan enzim dan protein Struktur protein dapat dinyatakan dalam hirarki empat tingkat; primer, sekunder, tersier, dan kuarterner. Urutan asam amino adalah struktur utama protein. Pembentukan struktur sekunder disebabkan oleh interaksi reguler gugus pada tulang punggung peptida dengan pembentukan ikatan hidrogen. Hal ini menghasilkan dua macam struktur, yaitu; beta (β) – lembar lipit, dan alpha (α) – heliks atau gulungan. Lipat dan link dari sebuah molekul protein akhirnya membuat nya bentuk 3-D yang disebut struktur tersier. Protein dengan beberapa polipeptida menghasilkan struktur kuartener. Apa perbedaan antara enzim dan protein? Semua enzim adalah protein globular, tetapi tidak semua protein globular. Beberapa protein globular sementara ada juga yang tidak (bagian berserat memiliki struktur tipis panjang).Tidak seperti protein lainnya, enzim dapat bertindak sebagai katalis, untuk mengkatalisasi dan mengatur reaksi biologis.Enzim adalah protein fungsional,

sedangkan protein dapat berupa fungsional atau struktural.Tidak seperti protein lainnya, enzim adalah molekul tertentu dengan substrat yang sangat spesifik.Protein dapat dicerna atau dipecah oleh enzim (protease).

Pengetian Protein Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer – monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor . Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton.

SUMBER PROTEIN Sumber protein dapat diperoleh dari bahan makanan hewani, yang merupakan sumber protein terbaik dalam jumlah maupun mutu, namun rata-rata penduduk Indonesia hanya mengonsumsi sebanyak 18,4%. Dan sumber nabati yang merupakan sumber protein yang sering dikonsumsi oleh penduduk Indonesia. Berikut ialah beberapa bahan makanan dari hewani dan nabati: 1. Hewani a.

Daging ayam tanpa kulit

b. Ikan laut c.

Telur

d. Susu dan olahannya e.

Kepiting

2. Nabati a.

Brokoli

b. Kacang almond

c.

Buah manggis, jeruk, pisang, apel

d. Jagung manis e.

Padi-padian

f.

Tahu tempe

g. Asparagus

FUNGSI PROTEIN Protein memegang peran penting dalam berbagai proses biologi. Peran-peran tersebut diantaranya ialah: 1. Katalis enzimatik Hampir semua reaksi kimia dalam sistem biologi dikatalisasis oleh enzim dan hampir semua enzim adalah protein 2. Transortasi dan penyimpanan Berbagai molekul kecil dan ion-ion ditransportasi oleh protein spesifik, misalkan pada transportasi O2 di dalam eritrosit oleh hemoglobin. 3. Koordinasi gerak Kontraksi otot dapat terjadi karena pergeseran dua filamen protein. Contohnya pergerakan kromosom saat proses mitosis. 4. Penunjang mekanis Ketegangan kulit dan tulang disebabkan oleh kolagen yang merupakan protein fibrosa. 5. Protein imun Antibodi merupakan protein yang sangat spesifik dan dapat mengenal serta berkombinasi dengan benda asing seperti virus, bakteri, dan sel dari organisme lain. 6. Membangkitkan dan menghantarkan impuls saraf Respon sel saraf terhadap rangsangan spesifik diperantarai oleh rotein reseptor. Contohnya protein reseptor pada sinapsis

7. Pengaturan pertumbuhan dan diferensiasi Pada organisme tingkat tinggi pertumbuhan dan diferensiasi diatur oleh protein faktor pertumbuhan. Misalnya faktor pertumbuhnan saraf yang mengendalikan pertumbuhan jaringan saraf, selain itu banyak hormon yang merupakan protein.

KASUS KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PROTEIN 1. Kelebihan protein Berikut ini terdapat beberapa penyakit dan hal-hal buruk bila kelebihan protein: a.

Racun dalam daging berkembang biaknya sel-sel kanker Setiap Sel mengandung DNA (Deoxyribonucleic Acid atau asam deoksiribonukleat), yakni suatu zat kimia yang berisi peta tubuh dan fungsi-fungsinya. Racun dari pencernaan lemak dan protein hewani yang berlebihan dapat merusak DNA, dan mengubah sel-sel menjadi sel kanker. Sel-sel kanker mulai berkembang biak dengan sendirinya. Darah kita mengandung sel-sel darah merah, sel-sel darah putih dalam limfosit. Sel-Sel darah putih dan limfosit menyerang musuh-musuh seperti virus dan bakteri, menghancurkan mereka atau menjadikan mereka tidak berbahaya lagi. Jika Sel ini rusak, mekanisme pertahanan garis depan tubuh akan berhenti berfungsi, serta dapat berakhir dengan infeksi dan munculnya sel-sel abnormal atau sel kanker.

b. Menyebabkan reaksi alergi Protein yang belum diuraikan menjadi nutrisi memasuki peredaran darah melalui dinding usus sebagai zat tak di kenal. Reaksi alergi timbul disebabkan sebagai zat yang tak di kenal. Alergi Protein sering disebabkan oleh susu dan telur. Mengkonsumsi protein hewani yang berlebihan dan reaksi alergi yang dihasilkan dapat menyebabkan meningkatnya kasus-kasus dermatitis atopic, kaligata, penyakit kolagen, colitis ulserativa, dan penyakit Crohn. c.

Kerja hati dan ginjal terasa lebih berat Protein berlebih di dalam tubuh harus diuraikan dan disingkirkan melalui urine dan menimbulkan beban yang sangat berat bagi hati dan ginjal.

d. Defisiensi kalsium dan osteoporosis Saat asam amino dibentuk dalam jumlah besar, darah menjadi asam dan membutuhkan kalsium untuk menetralisasinya. Dengan demikian konsumsi protein yang berlebihan menyebabkan berkurangnya kalsium. Tubuh kita sangat memerlukan kadar fosfor yang tinggi dan darah harus menjaga rasio kalsium dengan fosfor antara 1:1 dan 1:2. Makanan yang meningkatkan jumlah fosfor akan menyebabkan tubuh mengambil kalsium dari gigi dan tulang untuk menjaga keseimbangan, sekalipun tubuh memiliki banyak fosfor dan kalsium dalam tubuh tapi tubuh tidak dapat menyerap senyawa yang membentuk kalsium fosfat, maka senyawa in dikeluarkan dan menambah semakin berkurannya kalsium sehingga tubuh rentan terhadap osteoporosis. Orang yang mengkonsumsi protein hewani yang berlebihan dapat menderita osteoporosis yang bisa mengakibatkan penipisan jumlah kalsium. e.

Kekurangan energi Energi dalam Jumlah besar diperlukan untuk mencerna makanan. Protein yang berlebihan tidak dapat dicerna sepenuhnya karena tidak dapat diserap sehingga menyebabkan pembusukan di dalam usus dan timbulnya racun. Tubuh sangat membutuhkan energi yang sangat besar untuk menghilangkan racun dari zat-zat yang ada didalam tubuh. Pada saat Energi yg sangat besar digunakan maka akan terbentuknya radikal bebas yang bertanggung jawab atas terjadinya prosese penuaan, kanker, penyakit jantung, dan aterosklerosis.

2. Kekurangan protein Berikut ini terdapat beberapa penyakit dan hal-hal buruk bila kekurangan protein: a.

Edema Penyakit ini biasanya disebut dengan retensi air yakni penyakit kekurangan protein yang paling sering diderita manusia. Kita ketahui bahwa darah yang mengalir di dalam tubuh manusia mengandung berbagai macam nutrisi bagi metabolisme tubuh, regenerasi sel, pemugaran sel dan lainnya. Apabila darah yang mengalir itu tak memiliki cukup protein maka anda akan mengalami gejala tekanan darah rendah. Bila

tubuh mengalami tekanan darah rendah maka gejala awal yang diderita ialah pusing, lemas dan malas beraktifitas. Tentu gejala seperti ini akan mengurangi rutinitas keseharian misalnya bekerja, memasak, kuliah dan lainnya. Bila kejadian ini terus berlanjut maka genre darah yang tak mengandung protein akan membentuk jaringan mirip dengan gumpalan air pada sekitar pembuluh darah. Jaringan yang dipenuhi dengan air inilah yang disebut dengan edema. b. Kelelahan Tubuh yang lemas dan sering lelah menjadi salah pertanda bahwa tubuh manusia mengalami penyakit kekurangan protein. Protein ialah zat krusial bagi tubuh buat tetap sehat dan kuat dalam melakukan gerakan-gerakan fisik, seperti berjalan, menulis, berlari, mengangkat dan lainnya. Tanpa protein maka jaringan otot yang lelah atau rusak tak bisa melakukan regenerasi akibatnya otot akan mudah lelah bahkan akan mengalami gejala yang lebih parah misalnya kram, rheumatik dan lainnya. c.

Rambut rontok Rambut yang mengalami kerontokan secara tak normal bisa diakibatkan tubuh karena kekurangan protein. Rambut yang rontok secara normal hanya sekitar puluhan helai rambut setiap setelah keramas, namun bila yang ada ratusan helai rambut yang rontok setiap harinya maka ini ialah pertanda bahwa anda mengalami penyakit rambut rontok. Rambut rontok tak boleh dipandang remeh sebab dapat membuat kepala menjadi botak. Jika kepala sudah mengalami kebotakan maka akan sulit buat kembali menyuburkannya, biaya mahal akan keluarkan buat mengatasi kebotakan. Rambut nan kuat dan sehat bisa dimiliki seseorang bila dia mengkonsumsi cukup protein dan nutrisi bagi rambut lainnya, misalnya vitamin E.

d. Fungsi otak terganggu Otak ialah pusat saraf manusia dalam berpikir dan mengendalikan setiap gerakan tubuh. Otak yang sehat harus disuplai dengan makanan yang bergizi, misalnya protein, vitamin, mineral dan lainnya. Penyakit kekurangan protein ini akan membuat

kecepatan berpikir otak menjadi rendah bahkan dapat mengakibatkan gangguan yang lebih parah seperti kecepatan motorik berkurang, stres, depresi, dan lainnya. e.

Sulit buang air besar Pencernaan akan berjalan dengan baik bila tubuh dalam pemenuhan protein. Buang besar dan sembelit oleh pakar kesehatan dikatakan sebagai salah satu berbagai penyakit dampak kekurangan protein.

f.

Denyut jantung rendah Jantung manusi berdetak setiap detiknya. Dalam berdetak ternyata jantung membutuhkan protein. Bila tubuh kekurangan protein maka denyut jantung dapat menjadi rendah misalnya dibawah 60 denyut/menit.

Proses Metabolisme dari Sukrosa Menjadi Asam Sitrat

Oleh:

Fanny Rahma

: 1807113232

Indah Syafitri

: 1807112527

Markholijah

: 1807111509

Ratna Mutia Lisanti : 1807113208

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2018

I.

PENGERTIAN SUKROSA

DISAKARIDA Disakarida adalah suatu oligosakarida yang paling banyak terdapat di alam. Oligosakarida merupakan polimer dengan derajat polimerisasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut sakarida. Disakarida merupakan kelompok karbohidrat yang tersusun dari dua unit monosakarida. Unit monosakarida penyusun disakarida itu dapat berasal dari unit yang sama atau berbeda. Ikatan antara unit monosakarida dalam pembentukan disakarida disebut ikatan glikosida. Salah satu contoh reaksi pembentukan disakarida adalah sebagai berikut : C6H12O6 + C6H12O6

C12H22O12 + H2O

(monosakarida)

(disakarida)

Dalam reaksi tersebut di atas terjadi pelepasan air. Beberapa jenis disakarida yang penting adalah laktosa, sukrosa, dan maltosa.

Sukrosa dikenal sebagai sebuah disakarida di mana monomermonomernyalah yang yang membentuknya yaitu berupa unit fruktosa dan glukosa dengan C12H22O11 sebagai rumus molekulnya. Sukrosa merupakan disakarida karbohidrat yang jika dihidrolisis akan membentuk beberapa monosakariya yang sama atau berbeda. Disakarida ini terbentuk melalui kondensasi antara glukosa dan fruktosa. Struktur senyawa sukrosa sebagai berikut :

Dalam kehidupan sehari-hari , sukrosa kita kenal sebagai gula dapat pada berbagai jenis buah-buahan dan sayuran, contohnya tebu serta bit gula. Karena gula ini belum dalam bentuk paling sederhana, sukrosa akan dipecah terlebih dahulu oleh bantuan enzim bernama beta-fruktosidase. Kemudian akan mengalami proses hidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa. Setelah dihidrolisis jadi glukosa dan fruktosa, selanjutnya fruktosa dan glukosa ini akan masuk ke dalam jalur metabolisme nya masing-masing. Glukosa bisa disalurkan dalam darah dan selanjutnya disimpan dalam sel otot dan sel hati. Saat kita mendapatkan glukosa dari makanan, glukosa akan diserap melalui usus halus, dan kemudian disalurkan lewat darah. Gula yang berada di darah disebut dengan gula darah. Keberadaan gula darah ini selanjutnya akan merangsang hormon insulin. Hormon insulin akan dilepaskan ke darah oleh organ bernama pankreas untuk jadi pengantar gula darah masuk dalam sel-sel otot dan sel-sel hati untuk disimpan. Berbeda dengan jalur metabolisme fruktosa. Fruktosa tidak akan dialirkan ke dalam darah, sehingga membuat kadar gula darah stabil. Alih-alih ke darah, fruktosa akan masuk ke dalam hati dan diproses di dalam organ tersebut. Fruktosa juga bersifat lipogenik, sehingga dapat merangsang produksi sel lemak. Keberadaan fruktosa tidak merangsang produksi hormon leptin yang bertugas mengatur asupan dan pengeluaran energi. Nah, maka itu, kalau orang kelebihan fruktosa dikhawatirkan penumpukan lemak akan lebih cepat terjadi dibandingkan jika kelebihan glukosa. Kelebihan fruktosa memiliki efek yang sama dengan orang yang kelebihan makanan berlemak.

SUMBER SUKROSA Sukrosa adalah gula yang dapat ditemukan di banyak produk makanan dan bahan makanan yang biasanya kita konsumsi. Hampir seluruh makanan memakai sukrosa atau gula pasir dan berikut ini adalah daftar makanannya: 1. Roti 2. Puding 3. Sirup 4. Kue 5. Susu 6. Es krim 7. Cokelat 8. Es tebu 9. Permen 10. Minuman kemasan/minuman ringan 11. Aren, dll. Makanan dan minuman manis memang menambah tenaga di dalam tubuh kita secara lebih baik, namun mengonsumsi secukupnya akan jauh lebih baik daripada berlebihan. Tak hanya tak baik bagi anak, orang dewasa pun perlu membatasi konsumsi sukrosa dengan baik.

PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT Sekilas tentang metabolisme, lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori: 1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan) Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein. 2. Lintasan katabolik (pemecahan) Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif. 3.

Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat (Siklus Kreb). Karbohidrat, lipid dan protein sebagai makanan sumber energi harus dicerna menjadi molekul-molekul berukuran kecil agar dapat diserap. Semua hasil pencernaan di atas diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat dan dihasilkan energi berupa adenosin trifosfat (ATP) dengan produk buangan karbondioksida (CO2). Tahapan Metabolime Karbohidrat dibagi menjadi 4, yaitu : 1. Glikolisis 2. Dekarboksilasi oksidasi (reaksi junction) 3. Siklus Krebs (TCA) 4. Transfer elektron 1. Glikolisis

Glikolisis adalah katabolisme glukosa yang berlangsung di dalam sitosol semua sel, menjadi: 1. 2.

asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen) asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)

Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat (yang kemudian diubah menjadi asetil ko-A untuk masuk kedalam siklus asam sitrat). Glikolisis memiliki lintasan yang unik, karena lintasan ini dapat menggunakan oksigen bila oksigen tersedia (aerob) atau bias pula bekerja dalam keadaan sama sekali tanpa oksigen (anaerob). Proses glikolisis terdapat di dalam sitoplasma, ada 10 langkah untuk menjadi piruvat. Glikolisis terbagi atas 2 tahapan, yaitu : 1. Tahap persiapan : Memerlukan 2 molekul ATP, dan memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat. 2. Tahap pengembalian / pay off : Menghasilkan 2 ATP, 2 molekul piruvat, dan 2 molekul NADH + H⁺.

Lintasan detail glikolisis (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

Rincian terperinci glikolisis sebagai berikut : Tahap 1 : Glukosa (G) mengalami fosforilasi menjadi glukosa6-fosfat (G6P). Reaksi ini dikatalis oleh enzim heksokinase/glukokinase yang memerlukan Ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Fosforilasi glukosa menjadi glukosa6-fosfat membutuhkan gugus fosfat dan energi yang diperoleh dari penguraian ATP menjadi ADP. Tahap 2: Glukosa6-fosfat (G6P) mengalami isomerasi menjadi fruktosa-6-fosfat (F6P), reaksi ini dikatalis oleh enzim fosfoglukoisomerase/fosfoheksoisomerase. Reaksi berlangsung dengan cepat karena standar energi bebas yang kecil dan tidak memerlukan kofaktor. Tahap 3 : Reaksi pemasukkan gugus fosfat dari ATP ke molekul fruktosa-6-fosfat sehingga dihasilkan fruktosa-1,6-difosfat. Reaksi ini dikatalis oleh enzim fosfofruktokinase (PFK) yang memerlukan Ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Tahap 4 : Reaksi pemecahan senyawa karbohidrat beratom karbon 6 menjadi 2 senyawa beratom karbon 3 ke molekul fruktosa-1,6-difosfat sehingga dihasilkan gliseraldehid 3-fosfat (GA3P) dan dihidroksiaseton fosfat (DHAP). Reaksi ini dikatalis oleh enzim Aldose. Tahap 5 : Karena gliseraldehid 3-fosfat digunakan dalam glikolisis, maka dihidroksiaseton fosfat dikonversi seluruhnya secara kontinyu menjadi gliseraldehid 3-fosfat, sehingga menghasilkan 2 molekul gliseraldehid 3-fosfat. Reaksi ini dikatalis oleh enzim Triose Phoshphate Isomerase. Tahap 6 : Pemasukan 1 gugus fosfat dari asam fosfat (bukan dari ATP) dan Gliseraldehid 3-fosfat mengalami oksidasi menjadi asam 1,3-difosfogliserat (2 molekul) yang dikatalis oleh enzim Gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase sehingga menghasilkan NADH dari NAD⁺ . Oksidasi 1 molekul NADH melalui fosforilasi oksidatif menghasilkan 3 molekul ATP.

Tahap 7 : Asam 1,3 difosfoliserat di konversi menjadi asam 3-fosfogliserat, yang dikatalis oleh enzim Fosfogliseril Kinase yang memerlukan Ion Mg⁺ sebagai kofaktor. Karena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka pada tahap ini reaksi menjadi impas dan merupakan reaksi pertama dari glikolisis yang menghasilkan energi. Tahap 8 : Asam 3-fosfogliserat mengalami reaksi isomerasi reversible menjadi asam 2fosfogliserat, yang dikatalis oleh enzim Fosfogliseril mutase yang memerlukan Ion Mg²⁺ atau Ion Mn²⁺ sebagai kofaktor. Tahap 9 : Molekul asam 2-fosfogliserat melepaskan 1 molekul sehingga terbentuk molekul asam fosfoenolpiruvat, yang dikatalis oleh enzim Enolase dan Ion Mg²⁺ atau Ion Mn²⁺ sebagai kofaktor. Tahap 10: Pembentukkan asam piruvat dari asam fosfoenolpiruvat (PEP) dikatalis oleh enzim Piruvat Kinase yang memerlukan Mg²⁺ sebagai kofaktor, gugus fosfat yang dilepaskan oleh PEP digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan fosfat. Tempat Terjadinya Glikolisis Glikolisis terjadi di protoplasma.Protoplasma adalah bagian hidup dari sebuah sel yang dikelilingi oleh membran plasma. Hasil Glikolisis Pada proses glikolisis, satu molekul glukosa akan dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) yang membawa elektron. Jadi, hasil akhir glikolisis adalah 2 molekul ATP dan 2 molekul piruvat. Namun, perlu diingat bahwa proses awal glikolisis (tahap pertama) memerlukan 2 molekul ATP. Oleh karena itu proses glikolisis hanya menghasilkan 2 molekul asam piruvat karena sebelumnya butuh (modal) 2 ATP.

2. Dekarboksilasi Oksidatif Reaksi yang mengubah asam piruvat (hasil dari Glikolisis) yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A), reaksi ini berlangsung di inti membran mitokondria. Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mendapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C. Pertama-tama, molekul asam yang dihasilkan reaksi glikolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energy, yaitu dalam bentuk molekul CO₂. 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). Asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD⁺ yang tereduksi menjadi NADH. Kemudian asetat mengikat koenzim A diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang reaktif, yaitu asetil koenzim A yang siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut. Selama reaksi transisi ini, molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.

3. Siklus Krebs Tahap 1 : Diawali dg reaksi kondensasi antara asetil KoA dg oksaloasetat sehingga dihasilkan sitrat (yg mrpkan senyawa antara pertama dari siklus ini). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim sitrat sintase Tahap 2 : Reaksi pembentukan isositrat dari sitrat melalui senyawa antara terikat enzim, cis-akonitat, yg dikatalisis secara reversible oleh enzim akonitat hidratase/akonitase Tahap 3 : Oksidasi isositrat menjadi α-ketoglutarat berlangsung melalui pembentukan senyawa antara oksalosuksinat, dikatalisis oleh enzim Isositrat dehidrogenase. Reaksi ini merupakan reaksi pertama dalam TCA yang menghasilkan NADH. Tahap 4 : Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat menjadi suksinil Co-A yang dikatalisis oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Tahap 5 : Suksinil KoA mengalami hidrolisis menjadi asam bebasnya. Merupakan reaksi pelepasan gugus KoA dari suksinil-KoA menjadi di suksinat yg dirangkai dg rekasi pembentukan energi dalam bentuk Guanosin Trifosfat (GTP) dari Guanosin Difosfat (GDP) dan fosfat anorganik yang dikatalis oleh enzim Suksinil-KoA sintetase. Tahap 6 : Mengoksidasi suksinat menjadi fumarat yang dikatalis oleh enzim suksinat dehidrogenase, enzim ini adalah satu-satunya enzim yang terlibat dalam siklus asam sitrat yang terikat kuat dengan membran. Dua hidrogen ditrasnsfer ke FAD untuk membentuk FADH₂. Tahap 7 : Merupakan reaksi hidrasi fumarat menjadi malat, yaitu penambahan satu molekul H2O ke ikatan rangkap dalam molekul fumarat utk menghasilkan malat. Reaksi ini berlangsung secara reversible yg dikatalisis oleh enzim fumarat hidratase atau fumarase

Tahap 8 : Reaksi tahap akhir dari siklus krebs, terjadi dehidrogenasi atau oksidasi malat menjadi oksaloasetat melalui reaksi reversible yang dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan molekul NADH.

Lintasan Siklus Kreb’s (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

4. TRANSPOR ELEKTRON

Sistem Transpor Elektron (STE) merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob, dapat disebut juga sistem oksidasi terminal yang terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Hidrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH₂ dan NADH perlu diubah menjadi elektron dan proton. NADH dan FADH₂ akan dirombak menjadi ATP dengan bantuan molekul oksigen, koenzim Q, sitokrom a, sitokrom b, dan sitokrom c. NADH dan FADH₂ mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Dengan bantuan sitokrom, energi yang dihasilkan melepaskan elektron yang cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Setelah menerima elektron, O₂ akan bereaksi dengan ion H+ membentuk H₂O. Pada akhirnya 1 molekul NADH dirombak menjadi 3 ATP sedangkan 1 molekul FADH dirombak menjadi 2 ATP.

II.

PENGERTIAN ASAM SITRAT

Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam mitokondria, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan. Nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat. Rumus : C6H8O7 Massa molar : 192,124 g/mol Kepadatan : 1,66 g/cm³ Titik lebur : 153 °C Titik didih : 175 °C Klasifikasi : Citrates Asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat. Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk kristal berwarna putih. Serbuk kristal tersebut dapat berupa bentukan hydrous (bebas air), atau bentuk monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam sitrat. Bentuk anhydrous asam sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi asam sitrat dalam air dingin. Bentuk monohidrat tersebut dapat diubah menjadi bentuk anhydrous dengan pemanasan di atas 74 °C. Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainnya. Jika dipanaskan di atas 175 °C, asam sitrat terurai dengan melepaskan karbon dioksida dan air.

SEJARAH ASAM SITRAT Asam sitrat diyakini ditemukan oleh alkimiawan Arab-Yemen (kelahiran Iran) yang hidup pada abad ke-8, Jabir Ibn Hayyan. Pada zaman pertengahan, para ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan limau, hal tersebut tercatat dalam ensiklopedia Speculum Majus (Cermin Agung) dari abad ke-13 yang dikumpulkan oleh Vincent dari Beauvais. Asam sitrat pertama kali diisolasi pada tahun 1784 oleh kimiawan Swedia, Carl Wilhelm Scheele, yang mengkristalkannya dari sari buah lemon. Pembuatan asam sitrat skala industri dimulai pada tahun 1860, terutama mengandalkan produksi jeruk dari Italia. Pada tahun 1893, C. Wehmer menemukan bahwa kapang Penicillium dapat membentuk asam sitrat dari gula. Namun, pembuatan asam sitrat dengan mikroba secara industri tidaklah nyata sampai Perang Dunia I mengacaukan ekspor jeruk dari Italia. Pada tahun 1917, kimiawan pangan Amerika, James Currie menemukan bahwa galur tertentu kapangAspergillus niger dapat menghasilkan asam sitrat secara efisien, dan perusahaan kimia Pfizer memulai produksi asam sitrat skala industri dengan cara tersebut dua tahun kemudian.

PROSES PRODUKSI ASAM SITRAT Dalam proses produksi asam sitrat yang sampai saat ini lazim digunakan, biakan kapang Aspergillus niger diberi sukrosa agar membentuk asam sitrat. Setelah kapang disaring dari larutan yang dihasilkan, asam sitrat diisolasi dengan cara mengendapkannya dengan kalsium hidroksida membentuk garam kalsium sitrat. Asam sitrat di-regenerasi-kan dari kalsium sitrat dengan penambahan asam sulfat. Cara lain pengisolasian asam sitrat dari hasil fermentasi adalah dengan ekstraksi menggunakan larutan hidrokarbon senyawa basa organik trilaurilamina yang diikuti dengan re-ekstraksi dari larutan organik tersebut dengan air. 1. METODE FERMENTASI Proses fermentasi asam sitrat bisa dilakukan dengan 2 metode yaitu metode permukaan (surface process)/kultur permukaan dan metode bawah permukaan (submarged process)/kultur terendam. Fermentasi kultur permukaan dapat menggunakan media cair maupun media padat. Sedangkan pada fermentasi kultur terendam bisa dilakukan pada fermentor berpengaduk dan air lift fermentor.

Fermentasi kultur terendam lebih sulit dilakukan daripada fermentasi kultur permukaan tetapi dapat dilakukan secara curah, proses curah terumpani atau sinambung. A. MACAM-MACAM FERMENTASI BERDASARKAN BENTUK  FERMENTASI KULTUR TERENDAM Saat ini sebagian besar (80%) produksi asam sitrat berasal dari fermentasi kultur terndam. Fermentasi ini menggunakan paralatan yang lebih canggih dengan kebutuhan energi yang lebih banyak, tapi lebih sedikit memerlukan lahan dan tenaga kerja. 

FERMENTASI KULTUR PERMUKAAN

Fermentasi kultur permukaan terbagi dua macam yaitu sebgai berikut : - Fermentasi Permukaan pada Media Padat Fermentasi ini menggunakan media padat dari limbah pengolahan hasil pertanian, seperti onggok, dedak padi, dedak gandum, pulp tebu dan limbah pengolahan nenas. Pada fermentasi ini, mikroba kurang sensitif terhadap tingginya konsentrasi mineral mikro. - Fermentasi Permukaan pada Media Cair Fermentasi ini menggunakan media cair pada wadah dangkal (tidak terlalu dalam) sehingga memperluas bidang kontak antara media dengan oksigen di udara. B.

PROSES FERMENTASI

Larutan gula dari berbagai sumber telah digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan asam sitrat dalam skala industri, tetapi sukrosa dan glukosa tetap merupakan bahan baku yang paling mudah dan paling baik kemudian diikuti oleh maltosa dan molase (tetes). Mekanisme pembentukan asam sitrat seperti dinyatakan dengan siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat, yaitu bahwa asam piruvat yang diperoleh dari glukosa menghasilkan Acetil CoA yang berkondensasi dengan asam oxalo-asetat yang telah terbentuk dalam siklus menghasilkan asam sitrat. Asam sitrat merupakan senyawa antara pada siklus krebs. Lintasan reaksi karbolik yang mendahului pembentukan asam sitrat ini diantaranya adalah lintasan glikolisis (Embden-Meyerhoff parnas) dan lintasan Entner Doudoroff yang menyediakan senyawa antara asam piruvat yang merupakan senyawa kunci dalam

metabolisme sel. Sebagian besar (80%) dari glukosa diubah menjadi piruvat melalui lintasan glikolisis. Piruvat akan mengalami dekarboksilasi dan berkaitan dengan koenzim A membentuk asetil KoA dan selanjutnya masuk ke dalam siklus krebs dengan bantuan enzim piruvat karboksilase yang mengubah piruvat menjadi oksaloasetat. Pada Aspergillus niger fosfoenol piruvat dapat diubah langsung menjadi oksaloasetat (tanpa melalui piruvat) oleh enzim fosfenol piruvat karboksilase. Reaksi tersebut membutuhkan ATP sebagai sumber energi, Mg2+ atau Mn2+ dan K+ atau NH4+. Apabila sumber karbon bukan glukosa, tapi misalnya asam asetat atau senyawa alifatik berantai panjang (C-9, C-23), maka isositrat liase terinduksi sehingga siositrat diubah menjadi malat oleh malat oleh malat sintesa. Rangkaian reaksi melalui glioksilat. Bila glukosa ditambahkan glukosa, siklus tersebut terhambat. Diduga bahwa terjadinya akumulasi asam sitrat ini adalah sebagai akibat dari adanya kekurangan enzim disebabkan kurangnya unsure-unsur nutrisi. Kekurangankekurangan nitrogen, fosfat, mangan, besi dan seng adalah unsure-unsur yang sering disebut-sebut. Apabila kadar logamnya tinggi, maka untuk mengurainya biasanya tetesnya mengalami pengolahan pendahuluan terlebih dahulu, yaitu dengan penambahan Kalium ferrosianida atau dengan cara pertukaran ion. Media untuk produksi asam sitrat harus menyediakan semua kebutuhan zat gizi mikroba, yaitu meliputi sumber karbon, nitrogen dan mineral. A. Sumber Karbon Berbagai hasil pertanian, atau limbah pengolahan hasil pertanian dapat digunakan sebagai sumber karbon diantaranya adalah umbi-umbian (misalnya ubi kayu, talas dan singkong) sirup glukosa yang berasal dari pati yang dihidrolisa dengan asam, sukrosa, molase (bai dari gula maupun bit), onggok, dedak padi atau gandum, limbah pengolahan kopi dan limbah pengolahan nenas. B. Sumber Nitrogen dan Mineral Untuk proses fermentasi dibutuhkan sejumlah senyawa sumber nitrogen dan mineral (baik mineral makro maupun mikro). Biasanya, mineral mikro (tembaga, mangan, magnesium,besi,seng dan molybdenum) tidak perlu ditambahkan, karena pada bahan baku sumber karbon yang dipakai untuk produksi secara komersial, mineral tersebut sudah terdapat dalam jumlah yang banyak. Justru kadang-kadang perlu dilakukan perlakuan pendahuluan untuk mengurangi kandungan atau pengaruh mineral mikro yang bersifat toksik terhadap mikroba. Misalnya pada penambahan

tembaga, asam sitrat tidak akan diproduksi. Penambahn tembaga berkoreasi positif dengan produksi asam sitrat. Enzim dalam Proses Pembuatan Asam Sitrat Enzim yang membantu mempercepat reaksi (katalis) : ATP, Mg2+, Mn2+, dan K+ atau NH4+. Enzim yang menghambat reaksi (inhibisi) : Kalium ferrosianida Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembuatan asam oksalat : 1) Konsentrasi pelarut 2) Suhu 3) Waktu reaksi 4) Volume pelarut

DAFTAR PUSTAKA Dinarsari, Astrinia A. 2013. PROSES HIDROLISA PATI TALAS SENTE ( Alocasia macrorrhiza ) MENJADI GLUKOSA : STUDI KINETIKA REAKSI. Semarang : Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Hutagalung, Halomoan. 2004. Karbohidrat. Sumatera Utara : Bagian Ilmu Gizi Fakultas Kedokteran. Almatsier, Sunita.2009. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Girindra, A. 1986. Biokimia 1. Gramedia. Jakarta. Harminto, Sundowo. 2001. Biologi umum. Universitas terbuka. Jakarta.

“JAMUR/FUNGI” (Tugas Resume)

Dosen Pembimbing

: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, M.T.

Mata Kuliah

: Mikrobiologi Dasar

Disusun Oleh: Geby Yohana Napitupulu

(1807111730)

Indah Pratiwi

(1807113156)

Muhammad Adli Hariz

(1807113105)

Rival Andesta

(1807113415)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

1.

Pengertian Jamur Secara umum jamur dapat didefinisikan sebagai organisme eukariotik yang

mempunyai inti dan organel. . Jamur merupakan organisme yang tidak berklorofil sehingga jamur tidak dapat menyediakan makanan sendiri dengan cara fotosintesis seperti pada tanaman yang berklorofil. Oleh karena itu, jamur mengambil zat-zat makanan yang sudah jadi yang dibuat atau dihasilkan oleh organisme lain untuk kebutuhan hidupnya. Ketergantungan jamur terhadap organisme lain inilah maka jamur digolongkan sebagai tanaman heterotrofik (memperoleh makanan dari organisme lainnya). Bagian penting tubuh jamur adalah suatu struktur berbentuk tabung menyerupai seutai benang panjang, ada yang tidak bersekat dan ada yang bersekat. Jamur tersusun dari hifa yang merupakan benang-benang sel tunggal panjang, sedangkan kumpulan hifa disebut dengan miselium. Miselium merupakan massa benang yang cukup besar dibentuk dari hifa yang saling membelit pada saat jamur tumbuh. Jamur mudah dikenal dengan melihat warna miseliumnya (Sumarsih, 2003). Menurut pendapat lain, fungi adalah nama regnum dari sekelompok besar makhluk hidup eukariotik heterotrof yang mencerna makanannya di luar tubuh lalu menyerap molekul nutrisi ke dalam sel-selnya. Fungi memiliki bermacam-macam bentuk. Awam mengenal sebagian besar anggota Fungi sebagai jamur, kapang, khamir, atau ragi, meskipun seringkali yang dimaksud adalah penampilan luar yang tampak, bukan spesiesnya sendiri. Fungi memperbanyak diri secara seksual dan aseksual. Di dalam dunia mikrobia, jamur termasuk divisio Mycota (fungi). Mycota berasal dari kata mykes (bahasa Yunani), disebut juga fungi (bahasa Latin). Ada beberapa istilah yang dikenal untuk menyebut jamur, diantaranya adalah: (a) mushroom yaitu jamur yang dapat menghasilkan badan buah besar, termasuk jamur yang dapat dimakan (b) mold yaitu jamur yang berbentuk seperti benang-benang, dan (c) khamir yaitu jamur bersel satu.

2.

Ciri-Ciri Jamur Adapun ciri-ciri menurut Sumarsih (2003) adalah sebagai berikut: 1) Berupa benang tunggal/ bercabang-cabang (=hifa). Kumpulan hifa membentuk misellium 2) Mempunyai spora 3) Memproduksi spora 4) Tidak mempunyai klorofil, sehingga tidak berfotosintesis 5) Berkembang biak secara seksual & aseksual 6) Tubuh berfilamen & dinding sel mengandung kitin, glukan, selulosa & manan 7) Hidup di tempat-tempat yang lembab, sedikit asam, dan tidak begitu memerlukan cahaya matahari 8) Bersifat heterotroph ( hidup dari senyawa-senyawa organic yang diabsorbsi dari organisme lain) 9) Memiliki keturunan diploid yang singkat (berumur pendek).

Fungi merupakan organisme menyerupai tanaman, tetapi mempunyai perbedaan yaitu : 1) Tidak mempunyai klorofil 2) Mempunyai dinding sel dengan komposisi berbeda. Dinding sel terdiri dari bahan selulose dan ada yang dari bahan kitin. 3) Reproduksi ada yang secara vegetatif / aseksual dan ada yang secara generatif / seksual. Secara vegetatif dengan spora, tunas, konidia, maupun fragmentasi. Secara generatif dengan konjugasi membentuk zygospora, askospora, dan basidiospora. 4) Berkembangbiak dengan spora 5) Tidak mempunyai batang, cabang, akar dan daun 6) Tidak mempunyai sistem vaskuler seperti pada tanaman 7) Bersifat multiseluler, tidak mempunyai pembagian fungsi masing-masing bagian

3. Struktur Tubuh Jamur Struktur tubuh jamur menurut Hidayati (2003) tergantung pada jenisnya. Ada jamur yang satu sel, misalnya khamir, ada pula jamur yang multiseluler membentuk tubuh buah besar yang ukurannya mencapai satu meter, contohnya jamur kayu. Tubuh jamur tersusun dari komponen dasar yang disebut hifa. Hifa membentuk jaringan yang disebut miselium. Miselium menyusun jalinan-jalinan semu menjadi tubuh buah. Hifa adalah struktur menyerupai benang yang tersusun dari dinding berbentuk pipa. Dinding ini menyelubungi membran plasma dan sitoplasma hifa. Sitoplasmanya mengandung organel eukariotik. Hifa dibatasi oleh dinding melintang atau septa. Septa mempunyai pori besar yang cukup untuk dilewati ribosom, mitokondria, dan kadangkala inti sel yang mengalir dari sel ke sel. Akan tetapi, adapula hifa yang tidak bersepta atau hifa senositik. Struktur hifa senositik dihasilkan oleh pembelahan inti sel berkali-kali yang tidak diikuti dengan pembelahan sitoplasma. Hifa pada jamur yang bersifat parasit biasanya mengalami modifikasi menjadi haustoria yang merupakan organ penyerap makanan dari substrat; haustoria dapat menembus jaringan substrat.

Gambar 3.1 Struktur Jamur

Jamur sederhana berupa sel tunggal atau benang-benang hifa saja. Jamur tingkat tinggi terdiri dari anyaman hifa yang disebut prosenkim atau pseudoparenkim. Posenkim adalah jaringan hifa yang kendor dan pseudoparenkim adalah anyaman hifa yang lebih padat dan seragam. Sering terdapat anyaman hifa yang padat dan berguna untuk

mengatasi kondisi buruk yaitu rhizomorf atau sklerotium. Ada pula yang disebut stroma yaitu jalinan hifa yang padat dan berfungsi sebagai bantalan tempat tumbuhnya bermacam-macam bagian lainnya (Sumarsih, 2003).

4.

Sifat dan Cara Hidup Jamur Semua jenis jamur bersifat heterotrof. Namun, berbeda dengan organisme lainnya,

jamur tidak memangsa dan mencernakan makanan. Clntuk memperoleh makanan, jamur menyerap zat organik dari lingkungan melalui hifa dan miseliumnya, kemudian menyimpannya dalam bentuk glikogen. Oleh karena jamur merupakan konsumen maka jamur bergantung pada substrat yang menyediakan karbohidrat, protein, vitamin, dan senyawa kimia lainnya. Semua zat itu diperoleh dari lingkungannya. Sebagai makhluk heterotrof, jamur dapat bersifat parasit obligat, parasite fakultatif, atau saprofit (Sumarsih, 2003). a. Parasit obligat Merupakan sifat jamur yang hanya dapat hidup pada inangnya, sedangkan di luar inangnya tidak dapat hidup. Misalnya, Pneumonia carinii (khamir yang menginfeksi paru-paru penderita AIDS). b. Parasit fakultatif Adalah jamur yang dapat hidup di luar inangnya, dan bersifat parasit jika mendapatkan inang yang sesuai, tetapi bersifat saprofit jika tidak mendapatkan inang yang cocok. Misalnya Pythium sp. Yang hidup sebagai saprofit di tanah lembab dan dapat menyebabkan penyakit busuk pada kecambah tembakau. c. Saprofit Merupakan jamur pelapuk dan pengubah susunan zat organik yang mati. Jamur saprofit menyerap makanannya dari organisme yang telah mati seperti kayu tumbang dan buah jatuh. Sebagian besar jamur saprofit mengeluar-kan enzim hidrolase pada substrat makanan untuk mendekomposisi molekul kompleks menjadi molekul sederhana sehingga mudah diserap oleh hifa. Selain itu, hifa dapat juga langsung menyerap bahan-bahan organik dalam bentuk sederhana yang dikeluarkan oleh inangnya.

Misalnya marga Trichoderma yang dapat

mendekomposisi limbah organic menjadi kompos, Macrolepiota procera, Leucoagaricus pudicus, Rhodotus palmatus, dan Pleurotus ostreatus.

Cara hidup jamur lainnya adalah melakukan simbiosis mutualisme. Jamur yang hidup bersimbiosis, selain menyerap makanan dari organisme lain juga menghasilkan zat tertentu yang bermanfaat bagi simbionnya. Simbiosis mutualisme jamur dengan tanaman dapat dilihat pada mikoriza, yaitu jamur yang hidup di akar tanaman kacang-kacangan atau pada liken. Jamur berhabitat pada bermacammacam lingkungan dan berasosiasi dengan banyak organisme. Meskipun kebanyakan hidup di darat, beberapa jamur ada yang hidup di air dan berasosiasi dengan organisme air. Jamur yang hidup di air biasanya bersifat parasit atau saprofit, dan kebanyakan dari kelas Oomycetes.

5.

Klasifikasi Jamur Jamur atau fungi dipelajari secara spesifik di dalam cabang biologi yang disebut

mikologi. Para ahli mikologi (mycologist) mengelompokkan kingdom ini ke dalam 6 divisi. Dasar yang digunakan dalam klasifikasi ini adalah persamaan ciri-ciri. Salah satu ciri jamur adalah bereproduksi dengan spora, baik spora berflagela maupun spora tidak berflagela. Jenis-jenis jamur yang sporanya berflagela dikelompokan dalam Dunia Protista yaitu Myxomycotina dan Oomycotina. Sedangkan yang memiliki spora tidak berflagela dimasukkan ke dalam Dunia Fungi dan dibagi menjadi 3 divisi, yaitu Divisi Zygomycotina, Divisi Ascomycotina, dan Divisi Basidiomycotina. Dasar klasifikasi ketiga divisi tersebut adalah cara reproduksi seksual, sedangkan jamur-jamur yang reproduksi

seksualnya

belum

diketahui,

diklasifikasikan

ke

dalam

Divisi

Deuteromycotina. Berikut klasifikasi Jamur menurut Sumarsih (2003):

1)

Myxomycotina (Jamur lendir) Pada umumnya, jamur lendir berwarna (berpigmen) kuning atau orange,

walaupun ada sebagian yang berwarna terang. Jamur ini bersifat heterotrof dan hidup secara bebas. Tahapan memperoleh makan dalam siklus hidup jamur lendir merupakan suatu massa ameboid yang disebut plasmodium. Plasmodium ini dapat tumbuh besar

hingga diameternya mencapai beberapa sentimeter. Walaupun berukuran besar, plasmodium bukan multiseluler. Plasmodium merupakan massa tunggal sitoplasma yang mengandung banyak inti sel. Plasmodium menelan makanan melalui fagositosis. Mereka melakukan ini sambil menjulurkan pseudopodia melalui tanah yang lembab, daun-daunan, atau kayu yang membusuk. Jika habitat jamur lendir mulai mongering atau tidak ada makanan yang tersisa, plasmodium akan berhenti tumbuh dan berdiferensiasi menjadi tahapan siklus hidup yang berfungsi dalam tahapan reproduksi seksual. Contoh jamur lendir adalah jenis Dyctystelum discridium.

Gambar 5.1 Siklus Hidup Dyctystelum discridium.

2)

Oomycotina (Jamur Air) Oomycotina berarti fungi telur. Istilah ini didasarkan pada cara reproduksi

seksual pada jamur air. Beberapa anggota Oomycotina bersifat uniseluler dan tidak memiliki kloroplas. Jamur air memiliki dinding sel terbuat dari selulosa, yang berbeda dengan dinding sel jamur sejati yang terbuat dari polisakarida yang disebut kitin. Yang membedakan jamur air dengan jamur sejati adalah adanya sel bifl agellata yang terjadi pada daur hidup jamur air. Sementara jamur sejati tidak memiliki flagella. Sebagian besar jamur air hidup secara bebas atau melekat pada sisa-sisa tumbuhan di kolam, danau, atau aliran air. Meraka hidup sebagai pengurai dan berkoloni. Walaupun begitu, ada juga yang hidup pada sisik atau insang ikan yang

terluka sebagai parasit. Contoh anggota Oomycotina adalah Saprolegnia, dan Phytoptora infestans. Selain bersifat parasit, jamur air juga bersifat patogen (dapat menimbulkan penyakit), seperti menyebabkan pembusukan kayu pada kentang dan tomat.

Gambar 5.2 Anggota Oomycota

Jamur air dapat bereproduksi secara seksual atau aseksual. Secara aseksual, jamur air menghasilkan sporangium di ujung hifa. Di dalam sporangium tersebut, dihasilkan spora yang berfl agella yang disebut zoospora. Ketika zoospora matang dan jatuh di tempat yang sesuai, maka akan berkecambah dan tumbuh menjadi mycelium baru. Adapun reproduksi secara seksual terjadi melalui penyatuan gamet jantan dan gamet betina. Gamet jantan dihasilkan oleh antheredium dan gamet betina dihasilkan dari oogonium. Penggabungan gamet jantan dan gamet betina menghasilkan zigot diploid. Zigot ini nantinya akan berkembang menjadi spora, yang berdinding tebal. Saat spora berkecambah, akan dihasilkan mycelium baru.

3)

Zygomycotina Zygomycotina disebut juga sebagai the coenocytic true fungi. Jenis jamur yang

terkenal dari kelompok ini adalah jamur hitam pada roti (black bread mold) atau Rhizopus sp. Divisi Zygomycotina memiliki anggota yang hampir semuanya hidup pada habitat darat, kebanyakan hidup sebagai saprofit. Tubuhnya bersel banyak, berbentuk benang (hifa) yang tidak bersekat, bersifat kaenositik (mempunyai beberapa inti) dan tidak menghasilkan spora yang berflagella.

Reproduksi Zygomycotina terjadi secara aseksual dan seksual. Pada reproduksi seksual, jamur ini menghasilkan zigospora. Sedangkan reproduksi aseksualnya dengan perkecambahan (germinasi) spora. Spora tersebut tersimpan di dalam sporangium (kotak spora). Jika spora matang, sporangium akan pecah, sehingga spora menyebar terbawa angin. Apabila spora tersebut jatuh di tempat yang sesuai, maka spora akan tumbuh menjadi hifa baru. Reproduksi seksual atau generatif dilakukan dengan cara konjugasi. Proses ini diawali ketika dua hifa yang berlainan jenis, yakni hifa (+) dan hifa (-), saling berdekatan. Masing-masing hifa pada sisi-sisi tertentu mengalami pembengkakan dan perpanjangan pada bagian- bagian tertentu, disebut gametangium. Kemudian, kedua gametangium tersebut bertemu dan kedua intinya melebur membentuk zigot. Zigot kemudian berkembang menjadi zigospora (diploid). Pada tahapan berikutnya, zigospora tumbuh, dindingnya menebal dan berwarna hitam. Inti diploid (2n) mengalami meisosis, menghasilkan inti haploid (n). Pada lingkungan yang sesuai, zigospora akan tumbuh dan membentuk sporangium. Sporangium ini memiliki struktur penopang yang disebut sporangiofora. Selanjutnya, reproduksi secara aseksual dimulai lagi yaitu ditandai dengan pematangan sporangium hingga sporangium tersebut pecah dan spora tersebar keluar.

Gambar 5.3 Siklus Hidup Rhizopus stolonifer

Zygomycotina memiliki beberapa jenis yang mudah dijumpai dan merupakan jamur pada makanan. Jenis-jenis jamur tersebut antara lain: 1) Rhizophus stolonifera Jamur ini tampak sebagai benang-benang berwarna putih, memiliki rizoid dan stolon. Merupakan saprofit yang hidup pada bungkil kedelai dan bermanfaat dalam pembuatan tempe. 2) Rhizophus nigricans , Jamur ini dapat menghasilkan asam fumarat. 3) Mucor mucedo Jamur ini hidup secara saprofit. Sering dijumpai pada roti, sisa-sisa makanan dan kotoran ternak. Miselium jamur ini berkembang di dalam substrat. Memiliki sporangium yang dilengkapi oleh sporangiofor. 4) Pilobolus sp. Jamur ini sering disebut „pelempar topi‟, karena bila sporangiumnya telah masak, jamur ini bisa melontarkannya sampai sejauh 8 meter. Spora tersebut kemudian melekat pada rumput atau tumbuhan lain. Ketika tumbuhan tersebut dimakan hewan, spora jamur yang melekat tersebut akan berkecambah di dalam saluran pencernaan dan akan tumbuh pada kotoran yang dikeluarkan hewan tersebut.

Gambar 5.4 Struktur Rhizopus stolonifer dan Rhizopus Nigricans

4)

Ascomycotina Ascomycotina disebut juga sebagai the sac fungi. Merupakan fungi yang

reproduksi seksualnya dengan membuat askospora di dalam askus (ascus = sac atau kantung/pundi-pundi). Askus adalah semacam sporangium yang menghasilkan askospora. Beberapa askus biasanya mengelompok dan berkumpul membentuk tubuh buah yang disebut askorkarp atau askoma (kalau banyak disebut askomata). Askomata bisa berbentuk mangkok, botol, atau seperti balon). Hifa dari Ascomycotina umumnya monokariotik (uninukleat atau memiliki inti tunggal) dan sel-sel yang dipisahkan oleh septa sederhana. Jadi, askus merupakan struktur umum yang dimiliki oleh anggota Divisi Ascomycotina. Tubuhnya ada yang berupa uniseluler dan ada pula yang multiseluler. Hidup sebagai saprofit dan parasit. Beberapa jenis diantaranya dapat juga bersimbiosis dengan makhluk hidup ganggang hijau-biru dan ganggang hijau bersel satu membentuk lumut kerak. Siklus hidup Ascomycotina dimulai dari askospora yang tumbuh menjadi benang (hifa) yang bercabang-cabang. Kemudian, salah satu dari beberapa sel pada ujung hifa berdiferensiasi menjadi askogonium, yang ukurannya lebih lebar dari hifa biasa. Sedangkan ujung hifa yang lainnya membentuk Anteridium. Anteridium dan Askogonium tersebut letaknya berdekatan dan memiliki sejumlah inti yang haploid. Pada askogonium tumbuh trikogin yang menghubungkan askogonium dengan anteredium. Melaui trikogin ini inti dari anteredium pindah ke askogonium dan kemudian berpasangan dengan inti pada askogonium. Selanjutnya pada askogonium tumbuh sejumlah hifa yang disebut hifa askogonium. Inti-inti membelah secara mitosis dan tetap berpasangan. Hifa askogonium tumbuh membentuk septa bercabang. Bagian askogonium berinti banyak, sedangkan pada bagian ujungnya berinti 2. Bagian ujung inilah yang akan tumbuh menjadi bakal askus. Hifa askogonium ini kemudian berkembang disertai pertumbuhan miselium vegetatif yang kompak, membentuk tubuh buah. Dua inti pada bakal askus membentuk inti diploid yang kemudian membelah secara meiosis untuk menghasilkan 8 spora askus (askospora). Apabila askospora tersebut jatuh pada lingkungan yang sesuai maka ia akan tumbuh membentuk hifa atau miselium baru.

Reproduksi aseksual pada Ascomycotina adalah dengan cara membentuk tunas dan spora aseksual. Pembentukan tunas terjadi pada jamur uniseluler dan spora aseksual pada jamur terjadi pada jamur multiseluler. Spora aseksual tersebut terbentuk pada ujung hifa khusus yang disebut konidiofor dan sporanya disebut konidia. Konidia merupakan spora yang dihasilkan secara eksternal, yaitu di luar kotak spora atau sporangium.

Berikut adalah beberapa contoh jamur anggota Divisi Ascomycotina: 1) Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae merupakan jamur mikroskopis, bersel tunggal dan tidak memiliki badan buah, sering disebut sebagai ragi, khamir, atau yeast. Reproduksi vegetatifnya adalah dengan membentuk kuncup atau tunas (budding). Pada kondisi optimal, khamir dapat membentuk lebih dari 20 tunas. Tunas-tunas tersebut semakin membesar dan akhirnya terlepas dari sel induknya. Tunas yang terlepas ini kemudian tumbuh menjadi individu baru. Reproduksi generatif terjadi dengan membentuk askus dan askospora. Askospora dari 2 tipe aksus yang berlainan bertemu dan menyatu menghasilkan sel diploid. Selanjutnya terjadi pembelahan secara meiosis, sehingga beberapa askospora (haploid) dihasilkan lagi. Askospora haploid tersebut berfungsi secara langsung sebagai sel ragi baru. Cara reproduksi seksual ini terjadi saat reproduksi aseksual tidak bisa dilakukan, misalnya bila suplai makanan terganggu atau lingkungan hidupnya tidak mendukung. Dalam kehidupan manusia, S. cerevisiae dimanfaatkan dalam pembuatan roti, tape, peuyeum, minuman anggur, bir, dan sake. Proses yang terjadi dalam pembuatan makanan tersebut adalah fermentasi.

Gambar 5.5 Saccharomyces cerevisiae

2) Penicillium sp. Penicillium hidup sebagai saprofi t pada substrat yang banyak mengandung gula, seperti nasi, roti, dan buah yang telah ranum. Pada substrat gula tersebut, jamur ini tampak seperti noda biru atau kehijauan. Reproduksi jamur Penicillium berlangsung secara vegetatif (konidia) dan secara generatif (askus). Beberapa contoh jamur anggota genus Penicillium antara lain: a) Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum Kedua jenis Penicillium ini menghasilkan zat antibiotik (penisilin)

Gambar 5.6 Penicillium notatum

b) Penicillium roquefortii dan Kedua jenis jamur ini biasa dimanfaatkan dalam memberti cita rasa atau mengharumkan keju.

Gambar 5.7 Penicillium camemberti

3) Aspergillus spp. Jamur ini biasanya tumbuh berkoloni pada makanan, pakaian, dan alat-alat rumah tangga. Koloni Aspergillus berwarna abu-abu, hitam, coklat, dan kehijauan. Distribusinya luas, dapat tumbuh di daerah beriklim dingin maupun daerah tropis. Reproduksi secara vegetatif dengan konidia yang disebarkan oleh angin.

Gambar 5.8 Aspergillus spp.

Beberapa jenis jamur anggota marga Aspergillus adalah: a) Aspergillus oryzae Jamur ini biasa digunakan untuk mengempukkan adonan roti, dan jamur tersebut dapat menghasilkan enzim protease. b) Aspergillus wentii Aspergilus jenis ini berperan dalam dalam pembuatan sake, kecap, tauco, asam sitrat, asam oksalat, dan asam format, serta penghasil enzim protease. c) Aspegillus niger Jenis ini dimanfaatkan untuk menghilangkan gas O2 dari sari buah, dan dapat menjernihkannya. Jamur tersebut juga dapat menghasilkan enzim glukosa oksidase dan pektinase. d) Apergillus flavus Jenis Aspergilus ini menghasilkan aflatoksin, penyebab kanker pada manusia. e) Apergillus nidulans Jamur ini hidup sebagai parasit pada telinga, menyebabkan automikosis.

4) Neurospora crassa Neurospora crassa dikenal sebagai jamur oncom karena sering digunakan untuk membuat oncom. Warna merah muda atau jingga yang muncul pada oncom merupakan warna konidia jamur tersebut. Awalnya jenis ini dikelompokkan ke dalam Divisi Deuteromycota, dengan nama Monilia sitophila. Tetapi setelah ditemukan alat reproduksi generatifnya, berupa askus, sekarang jamur ini dimasukkan ke dalam kelompok Ascomycotina.

5) Morchella deliciosa dan Morchella esculenta Kedua jenis jamur ini merupakan jamur makroskopis, hidup di tanah. Karena rasanya yang lezat, jamur ini menjadi konsumsi manusia. Dalam dunia perdagangan jamur ini dikenal dengan nama morel, ukuran tubuhnya sedang, berwarna coklat kemerahmerahan, tubuhnya seperti spons dan sering dijual dalam bentuk awetan.

5. Basidiomycotina Divisi Basidiomycotina sering disebut juga sebagai the club fungi atau yang sering disebut jamur pada umumnya (cendawan atau mushrooms). Jamur ini bereproduksi secara seksual dengan membentuk basidia yang kemudian menghasilkan basidiospora di dalam tubuh buah yang disebut basidioma atau basidiokarp . Basidia tersebut bisa berkembang dalam bentuk seperti insang, pori-pori, seperti gigi, atau struktur lain. Hifa dari Basiomycotina umumnya dikaryotik (binukleat, dengan 2 inti) dan terkadang memiliki hubungan yang sa ling mengapit. Sel-sel tersebut dipisahkan oleh septa yang kompleks. Anggota nya kebanyakan berupa jamur makroskopis. Kelompok ini memiliki miselium yang bersekat dan memiliki tubuh buah (basi diokarp) yang panjang, berupa lembaran- lembaran, yang berliku-liku atau bulat. Jamur ini umumnya hidup saprofi t dan parasit, umumnya berkembang biak secara aseksual dengan konidium. Siklus hidup Basidiomycota dimulai dari spora basidium atau konidium yang tumbuh menjadi hifa yang bersekat dengan 1 inti (monokariotik). Hifa tersebut

kemudian tumbuh membentuk miselium. Hifa-hifa yang berbeda, hifa (+) dan hifa (-), bersinggungan pada masing- masing ujungnya dan melebur diikuti dengan larutnya masingmasing dinding sel. Kemudian inti sel dari salah satu sel pindah ke sel yang lainnya, sehingga sel tersebut memiliki 2 inti sel (dikariotik). Sel dikariotik tersebut akhirnya tumbuh menjadi miselium dikariotik dan selanjutnya menjadi tubuh buah (basidiokarp). Basidiokarp memiliki bentuk seperti payung. Pada bagian bawahnya terdapat basidium yang terletak pada bilah-bilah (lamela). Masingmasing basidium memiliki 2 inti (2n). Kemudian 2 inti tersebut mengalami meiosis dan akhirnya terbentuk 4 inti haploid. Dan apabila mendapatkan lingkungan yang sesuai, inti haploid tersebut akan tumbuh menjadi spora basidium, atau disebut juga spora seksual. Begitu seterusnya membentuk siklus hidup Basidiomycotina. Berbagai jenis jamur yang dikonsumsi kita konsumsi dalam kehidupan seharihari adalah anggota Basidiomycotina. Jenis-jenis tersebut antara lain: a) Volvariella volvacea (jamur merang) Jamur ini mempunyai tubuh buah berbentuk seperti payung, terdiri atas lembaran-lembaran (bilah), yang berisi basidium. Tubuh buahnya berwarna putih kemerah-merahan. Jamur ini merupakan sumber protein, kadar kalorinya tinggi, tetapi kadar kolesterolnya rendah. b) Auricularia polythrica (jamur kuping) Jamur kuping merupakan jamur saprofit pada kayu yang mati. Tubuh buahnya berbentuk seperti daun telinga (kuping), berwarna merah kecoklatcoklatan. Rasanya enak dan bisa dimakan seperti sayuran.

Gambar 5.9 Jamur merang dan Jamur Kuping

c) Amanita phalloides Amanita phalloides merupakan salah satu anggota suku Amanitaceae. Amanita, merupakan cendawan yang indah, tetapi juga merupakan anggota daftar cendawan yang mematikan di bumi, mengandung cukup racun untuk membunuh seorang dewasa hanya dengan sepotong tubuhnya. Jamur ini hidup sebagai saprofi t pada kotoran hewan ternak, memiliki tubuh buah berbentuk seperti payung. d) Puccinia graminis (jamur karat) Jamur ini hidup parsit pada daun rumput-rumputan (Graminae), tubuhnya makroskopik, tidak memiliki tubuh buah, dan sporanya berwarna merah kecoklatan seperti warna karat.

6)

Deuteromycotin Beberapa jamur yang belum diketahui alat reproduksi generatifnya dimasukkan

ke dalam Deuteromycotina. Kelompok jamur ini juga sering disebut sebagai jamur tidak sempurna atau the imperfect fungi. Jamur ini tidak mengalami reproduksi seksual atau mereka menunjukkan tahap aseksual (anamorph) dari jamur yang memiliki tahap seksual (teleomorph). Jamur ini menyerupai Ascomycotina (septanya sederhana). Jadi, kelompok ini bisa dikatakan sebagai “keranjang sampah”. Apabila pada penelitian berikutnya ditemukan cara reproduksi seksualnya, maka suatu jenis jamur anggota Deuteromycotina akan bisa dikelompokkan ke dalam Divisi Ascomycotina atau Divisi Basidiomycotina. Contohnya adalah Neurospora crassa yang saat ini dimasukkan ke dalam kelompok Ascomycotina. Berikut ini contoh lain Deuteromycota dalam Gandjar dkk., 2006): 1. Epidermophyton floocosum, menyebabkan kutu air. 2. Epidermophyton, Microsporum, penyebab penyakit kurap. 3. Melazasia fur-fur, penyebab panu. 4. Altenaria Sp. hidup pada tanaman kentang. 5. Fusarium, hidup pada tanaman tomat. 6. Trychophyton tonsurans, menimbulkan ketombe di kepala

Gambar 5.10. Anggota Deuteromycota Beberapa jamur parasit pada hewan-hewan kecil mengembangkan unbranched body di dalam tubuh korbannya, kemudian secara perlahan- lahan menyerap nutrien sampai korbannya mati. Setelah itu jamur tersebut memproduksi rantai spora yang mungkin menempel atau termakan oleh hewan-hewan lain yang akan menjadi korbannya. Cara lain adalah dengan menangkap mangsanya dengan hifa yang dapat menusuk, dengan menumpangi dan melekat pada amuba. Salah satu kelompok jamur penghuni tanah ada yang mampu menangkap cacing nematoda dengan membentuk cincin hifa atau hyphal loop. Ukuran cicin hifa tersebut lebih kecil dari ukuran tubuh nematode dan run cing pada kedua ujungnya. Ketika nematoda memasukkan kepalanya ke dalam cincin hifa, cacing tersebut cenderung berusaha keluar dengan bergerak maju, bukan mundur, sehingga cacing tersebut justru terjebak pada kumparan hifa jamur tersebut. Setelah berhasil menjerat korbannya, jamur tersebut kemudian membentuk haustoria yang tumbuh menembus ke dalam tubuh cacing dan mencernanya. Deuteromycetes secara filogenetik bukan merupakan suatu kelompok taksonomi (Gandjar dkk., 2006). Pada manusia, jamur anggota Divisi Deuteromycotina umumnya menyebabkan penyakit. Epidermophyton floocosum menyebabkan penyakit kaki atlet. Jenis lain yang merupakan penyebab penyakit pada manusia adalah Candida albicans. Jamur mikroskopis ini memiliki bentuk tubuh mirip ragi, tetapi sifat hidupnya adalah

parasit. Penyakit yang ditimbulkannya adalah penyakit keputihan yang terjadi karena adanya infeksi pada vagina. Deuteromycotina yang merupakan penyebab penyakit pada tanaman. Sclerotium rolfsie adalah jamur yang menyebabkan penyakit busuk pada tanaman.Sedangkan Helminthosporium oryzae adalah contoh jamur parasit yang dapat merusak kecambah dan buah serta dapat menimbulkan noda-noda berwarna hitam pada daun inangnya.

6)

Habitat Jamur Jamur hidup pada lingkungan yang beragam namun sebagian besar jamur hidup

di tempat yang lembab. Habitat fungi berada di darat (terestrial) dan di tempat lembab. Meskipun demikian banyak pula fungi yang hidup pada organisme atau sisa-sisa organisme di laut atau di air tawar. Jamur juga dapat hidup di lingkungan yang asam. Sedangkan reproduksinya fungi melakukan reproduksi secara aseksual dan seksual. Reproduksi secara aseksual terjadi dengan pembentukan kuncup atau tunas pada jamur uniselule serta pemutusan benang hifa (fragmentasi miselium) dan pembentukan spora aseksual (spora vegetatif) pada fungi multiseluler. Reproduksi jamur secara seksual dilakukan oleh spora seksual. Spora seksual dihasilkan secara singami. Singgami terdiri dari dua tahap, yaitu tahap plasmogami dan tahap kariogami (Gandjar, 2006).

7)

Pertumbuhan dan Reproduksi Reproduksi jamur dapat secara seksual (generatif) dan aseksual (vegetatif).

Secara aseksual, jamur menghasilkan spora. Spora jamur berbeda-beda bentuk dan ukurannya dan biasanya uniseluler, tetapi adapula yang multiseluler. Apabila kondisi habitat sesuai, jamur memperbanyak diri dengan memproduksi sejumlah besar spora aseksual. Spora aseksual dapat terbawa air atau angin. Bila mendapatkan tempat yang cocok, maka spora akan berkecambah dan tumbuh menjadi jamur dewasa. Reproduksi secara seksual pada jamur melalui kontak gametangium dan konjugasi. Kontak gametangium mengakibatkan terjadinya singami, yaitu persatuan sel dari dua individu. Spora dihasilkan di dalam atau dari struktur hifa yang terspesalisasi. Ketika kondisi lingkngan memungkinkan, pertumbuhan yang cepat, fungi mengklon diri

mereka sendiri dengan cara menghasilkan banyak sekal spora secara aseksual. Terbawa oleh angin atau air, spora-spora tersebut berkecamabh jika berada pada tempat yang lembab pada permukaan yang sesuai (Hidayati dalam Gandjar, 2006).

Gambar 5.11 Cara Reproduksi Jamur secara Seksual

Gambar 5.12. Spora pada Jamur

Menurut Pelczar dalam Sumarsih (2003), bahwa spora seksual yang dihasilkan dari peleburan dua nukleus. Ada beberapa spora seksual yaitu: a.

Aksospora: Spora bersel satu ini terbentuk di dalam pundi atau kantung yang dinamakan askus. Biasanya terdapat delapan askospora di dalam setiap askus.

b.

Basidiospora: Spora bersel satu ini terbentuk di atas struktur berbentuk gada yang dinamakan basidium.

c.

Zigospora: merupakan spora besar berdinding tebal yang terbentuk apabila ujungujung dua hifa yang secara seksual serasi, disebut juga gametangin, pada beberapa cendawan melebur.

d.

Oospora: Spora ini terbentuk di dalam struktur betina khusus yang disebut ooginium, pembuahan telur atau oosfer oleh gamet jantan yang terbentuk di dalam anteredium mengasilkan oospora.

8)

Peran Jamur Bagi Manusia Penggunaan manusia jamur untuk persiapan makanan atau pelestarian dan

keperluan lainnya sangat luas dan memiliki sejarah panjang. Jamur pertanian dan mengumpulkan jamur merupakan industri besar di banyak negara. Studi tentang dampak menggunakan historis dan sosiologis dari jamur ini dikenal sebagai ethnomycology . Pada kurun waktu beberapa tahun ini, metode telah dikembangkan untuk rekayasa genetika jamur, yang memungkinkan rekayasa metabolik spesies jamur. Sebagai contoh, modifikasi genetik dari spesies ragi yang mudah tumbuh pada tingkat yang cepat dalam fermentasi besar kapal-telah membuka cara farmasi produksi yang berpotensi lebih efisien daripada produksi oleh organisme sumber asli. Peranan jamur dalam kehidupan manusia sangat banyak, baik peran yang merugikan maupun yang menguntungkan. Jamur yang menguntungkan meliputi berbagai jenis antara lain menurut Sumarsih (2003) sebagai berikut. 1) Volvariella volvacea (jamur merang) berguna sebagai bahan pangan berprotein tinggi. 2) Rhizopus dan Mucor berguna dalam industri bahan makanan, yaitu dalam pembuatan tempe dan oncom.

3) Khamir Saccharomyces berguna sebagai fermentor dalam industri keju, roti, dan bir. 4) Penicillium notatum berguna sebagai penghasil antibiotik. 5) Higroporus dan Lycoperdon perlatum berguna sebagai dekomposer.

Di samping peranan yang menguntungkan, beberapa jamur juga mempunyai peranan yang merugikan, antara lain sebagai berikut. 1) Phytium sebagai hama bibit tanaman yang menyebabkan penyakit rebah semai. 2) Phythophthora inf'estan menyebabkan penyakit pada daun tanaman kentang. 3) Saprolegnia sebagai parasit pada tubuh organisme air. Albugo merupakan parasit pada tanaman pertanian. 4) Pneumonia carinii menyebabkan penyakit pneumonia pada paru-paru manusia. 5) Candida sp. penyebab keputihan dan sariawan pada manusia.

DAFTAR PUSTAKA

Gandjar, I., W. Sjamsuridzal, dan A. Oetari. 2006. Mikologi: dasar dan terapan. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia. Hidayati, Permata Ika. 2016. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar. Sumarsih, Sri. 2003. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar. Yogyakarta: Fakultas Pertanian UPN Veteran Yogyakarta.

“ LIPID ” (Tugas Resume)

DosenPembimbing

: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, M.T.

Mata Kuliah

: Mikrobiologi Dasar

Disusun Oleh: Geby Yohana Napitupulu

(1807111730)

Indah Pratiwi

(1807113156)

Muhammad AdliHariz

(1807113105)

Rival Andesta

(1807113415)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i DAFTAR ISI ................................................................................................................... ii PEMBAHASAN .............................................................................................................. 1 1. Pengertian Lipid ................................................................................................. 1 2. Fungsi Lipid ........................................................................................................ 1 3. Jenis Lipid ........................................................................................................... 3 4. Metabolisme Lipid .............................................................................................. 6 5. Enzim pada Lipid ............................................................................................. 16 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................... 23

ii

1. Pengertian Lipid Lipid digunakan sebagai sinonim untuk lemak, lemak adalah subkelompok lipid yang disebut trigliserida. Lipid juga mencakup molekul seperti asam lemak dan turunannya (termasuk tri-, di-, monogliserida, dan fosfolipid), serta metabolit lainnya yang mengandung sterol seperti kolesterol. Lipid dapat didefinisikan secara luas sebagai molekul kecil hidrofobik (Susanti, 2017). Lipid atau lemak adalah senyawa biologik yang dapat larut dalam pelarut nonpolar seperti kloroform, eter, dan benzen. dibandingkan dalam air. Lipid terdapat dalam makanan sebagian besar berupa lemak. Umumnya, lipid merupakan konduktor panas yang buruk, sehingga lipid dalam tubuh mempunyai fungsi untuk mencegah terjadinya kehilangan panas dari tubuh. Lemak juga merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung vitamin A, D, E, dan K. Lemak dalam tubuh berasal dari tiga sumber: 1. Dari makanan yang dikonsumsi 2. Proses biosintesis yang terjadi di dalam hati 3. Pemecahan molekul lemak dengan bantuan enzim lipase yang diangkut dari jaringan adipose

2. Fungsi Lipid Ada beberapa fungsi lipid menurut Susanti (2017) di antaranya : 1. Fungsi lipid untuk Produksi energi dan penyimpanan Peran utama dari lipid dalam tubuh adalah untuk menyediakan energi untuk otot dan proses tubuh. Lemak adalah energi padat, mengandung 9 kalori per gram, sedangkan protein dan karbohidrat hanya mengandung 4 kalori per gram. Sekitar setengah dari bahan bakar yang dibutuhkan tubuh saat istirahat atau selama aktivitas sehari-hari berasal dari lipid. Jika mengkonsumsi lebih banyak kalori dalam sehari, kelebihan energi disimpan sebagai lemak dalam sel adipose.

2. Fungsi lipid untuk Isolasi dan Perlindungan Lipid juga digunakan untuk melindungi dan melindungi tubuh. Tubuh memiliki lapisan lemak di bawah kulit Anda yang membantu untuk menjaga secara

1

reguler suhu tubuh internal meskipun suhu eksternal sering berubah-ubah. organorgan vital Anda, seperti ginjal, memiliki lapisan lemak di sekitar mereka yang bertindak seperti bungkus gelembung untuk melindungi mereka dari cedera. Tanpa lapisan lipid ini, setiap benjolan dan memar bisa menyakiti organ.

3. Fungsi lipid untuk Pencernaan dan penyerapan Asam empedu yang dihasilkan dari lipid dalam hati memungkinkan lemak dan air untuk campuran dalam usus dan membantu dalam pemecahan dan penyerapan makanan. Lipid kemudian diperlukan untuk mengangkut vitamin yang larut dalam lemak, A, D, E dan K, dari usus ke aliran darah. Sel-sel menggunakan vitamin ini untuk menjaga kesehatan penglihatan, kulit, tulang, gigi dan darah, menurut The National Institutes of Health.

4. Fungsi lipid untuk Struktur Dinding Sel Lipid esensial, asam linolenat dan asam linoleat, yang penting untuk kesehatan. mereka tidak dapat dibuat dalam tubuh dan harus datang dari makanan. Mereka digunakan dalam produksi membran sel dan hormon, serta untuk menjaga penglihatan dan mendukung sistem kekebalan tubuh. Lipid ini menyediakan struktur dan dukungan untuk dinding setiap sel dalam tubuh. Komunikasi antara sel-sel juga tergantung pada lipid pada membran sel.

5. Fungsi lipid untuk Produksi hormon Kolesterol adalah jenis lemak yang dibutuhkan untuk memproduksi hormon steroid penting dalam tubuh. Estrogen, testosteron, progesteron dan bentuk aktif dari vitamin D semua terbentuk dari kolesterol dan diperlukan untuk mempertahankan kehamilan, mengembangkan karakteristik seks dan mengatur kadar kalsium dalam tubuh. Menurut American Heart Association, sekitar 25 persen dari kolesterol dalam darah berasal dari diet, dari makanan hewani seperti kuning telur, keju dan udang, dan lainnya 75 persen terbentuk dalam hati dan selsel.

2

3. Jenis-Jenis Lipid Ada beberapa cara penggolongan lipid menurut Susanti (2017) : 3.1 Berdasarkan struktur : a.

Lipid sederhana (ester asam lemak dengan berbagai alkohol) Contoh: lemak/gliserida dan lilin/waxes

b.

Lipid gabungan/majemuk (ester asam lemak yang punya gugus tambahan) Contoh : fosfolipid, serebrosida

c.

Derivat lipid/ turunan lipid (dihasilkan dari proses hidrolisis lipid) Contoh : asam lemak, gliserol, sterol

3.2 Berdasarkan sifat : a. Lipid yang dapat disaponifikasi. Dapat dihidrolisis dengan alkali panas sehingga terbentuk garam dan asam-asam lemak serta molekul lainya. Contoh: triasilgliserol, fosfolipid, glikolipid. b. Lipid yang tidak dapat disaponifikasi. Disintesis dari unit kolesterol, Contoh: steroid 3.3 Berdasarkan kepolarannya : a. Lipid netral, yang tergolong kedalam lipid netral adalah senyawa triasilgliserida dan monogliserida dengan jumlah atom C asam lemak > 12, contoh:sterol, karatenoid, wax, tokoferol. b. Lipid polar. Lipid polar bersifat ampifilik, yang tergolong keadalam jenis ini adalah gliserofosfolipid, gliseroglikolipid, dan spingofosfolipid. Terdapat beberapa jenis lipid, yaitu: A. Asam lemak Asam lemak tersusun dari komponen hidrofobik (tidak larut dalam air) berupa rantai hidrokarbon dan komponen hidrofilik berupa gugus karboksil. Asam lemak terdiri dari : a. Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)

3

Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap. Disebut juga asam lemak non essensial. b. Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid) Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap. Disebut juga asam lemak essensial.

B. Gliserida Terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida a. Gliserida netral Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi berupa lemak atau minyak. Trigliserida merupakan cadangan energi yang sangat besar  disintesis dan disimpan dalam Sel adiposa  dioksidasi bila diperlukan  menghasilkan energi sebesar 9 kkal/g. b. Fosfogliserida (fosfolipid) Fosfolipid merupakan gliserida yang mengandung fosfor dalam bentuk ester. Fosfolipid terbentuk dari gliserol dengan dua gugus alkohol yang membentuk gugus ester dengan asam lemak, dan satu gugus alkohol membentuk gugus ester dengan asam fosforatLipid dapat mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak.

C. Lipid kompleks Lipid yang terdapat dalam alam bergabung dengan seyawa lain, misalnya dengan protein atau dengan karbohidrat. Lipid kompleks terdiri atas: 1) Lipoprotein Merupakan gabungan antara lipid dengan protein. Lipoprotein terdapat dalam plasma darah.

4

Ada 4 kelas mayor dari lipoprotein plasma yang tersusun atas beberapa jenis lipid : a. Kilomikron Sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal. Dan mengangkut lipid yang diabsorpsi dari usus. b. VLDL (very low-density lypoproteins) Mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak c. LDL (low-density lypoproteins) Merupakan hasil katabolisme VLDL. LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer d. HDL (high-density lypoproteins) Mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol dari jaringan perifer ke hati. 2) Glikolipid Gabungan antara lipid dan karbohidrat yang mengandung asam lemak dan sfingosin.

D. Non gliserida Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol. Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul non gliserol. Terdiri atas sfingolipid, steroid, kolesterol dan malam/lilin/waxes. 1) Sfingolipid Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid merupakan sfingolipid. 2) Kolesterol Selain fosfolipid, kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon.

5

Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan stroke. 3) Steroid Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron.Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan sebagainya. 4) Malam/lilin (waxes) Malam tidak larut di dalam air dan sulit dihidrolisis. Malam sering digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kulit, rambut dan lain-lain. Malam merupakan ester antara asam lemak dengan alkohol rantai panjang.

4 Metabolisme Lipid Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino, dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti: sumber energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel. Zat-zat lain yang berasal dari protein berguna untuk pertumbuhan dan reparasi jaringan tubuh. Hasil metabolisme tersebut kemudian dimanfaatkan oleh tubuh untuk berbagai keperluan antara lain: sumber energi, menggangti jaringan yang rusak, pertumbuhan, dan sebagainya (Wirahadikusumah, 1985). Metabolisme adalah seluruh reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel tubuh makhluk hidup. Metabolisme dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam proses yaitu anabolisme (penyusunan) dan katabolisme (penguraian). Anabolisme adalah sintesis makromolekul seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat dari bahanbahan yang kecil. Proses sintesis demikian tidak dapat berlangsung tanpa adanya masukan energi. Secara langsung atau tidak langsung, ATP merupakan sumber energi bagi semua aktifitas anabolik di dalam sel. Metabolisme memerlukan keberadaan enzim agar

6

prosesnya berjalan cepat. Hasil proses metabolisme berupa energi dan zat-zat lain yang diperlukan oleh tubuh. Lipid terdapat dalam makanan sebagian besar berupa lemak. Pada umumnya lipid merupakan konduktor panas yang jelek, sehingga lipid dalam tubuh mempunyai fungsi untuk mencegah terjadinya kehilangan panas dari tubuh. Makin banyak jumlah lemak, makin baik fungsinya mempertahankan panas dalam tubuh. Pada proses oksidasi 1 gram lemak menghasilkan energi sebesar 9 kkal, sedangkan 1 gram karbohidrat maupun protein hanya menghasilkan 4 kkal. Selain itu lemak mempunyai fungsi melindungi organ-organ tubuh tertentu dari kerusakan akibat benturan atau goncangan. Pencernaan lemak terutama terjadi dalam usus, karena dalam mulut dan lambung tidak terdapat enzim lipase yang dapat menghidrolisis lemak. Dalam usus, lemak diubah dalam bentuk emulsi, sehingga mudah berhubungan dengan enzim steapsin dalam cairan pankreas. Hasil akhir proses pencernaan lemak ialah asam lemak, gliserol, monogliserida, digliserida serta sisa trigliserida. Pengeluaran cairan pankreas dirangsang oleh hormon sekretin dan pankreozimin. Sekretin meningkatkan jumlah elektrolit dan cairan pankreas, sedangkan pankreoenzim merangsang pengeluaran enzim-enzim dalam cairan pankreas. Lemak yang keluar dari lambung langsung masuk kedalam usus merangsang pengeluaran hormon kolesistokin yang

pada

gilirannya

menyebabkan

kantung

empedu

berkontraksi

hingga

mengeluarkan cairan empedu kedalam duodenum. Lipid lain yang dapat terhidrolisis oleh cairan pankreas antara lain adalah lesitin oleh fosfolipase, fosfatase dan esterase; ester kolesterol oleh kolesterol esterase dihidrolisis menjadi kolesterol asam lemak. Absorpsi hasil pencernaan lemak sebagian besar (70%) adalah asam lemak dan sebagian lagi (20%) monogliserida terjadi pada usus kecil. Pada waktu asam lemak dan monogliserida diabsosrbsi melalui sel-sel mukosa pada dinding usus, mereka diubah kembali menjadi lemak atau trigliserida. Lemak yang terjadi ini berbentuk partikel kecil yang disebut kilomikron dan dibawa kedalam darah melalui cairan limfe. Lipid yang kita peroleh sebagai sumber energi utamanya adalah dari lipid netral, yaitu trigliserida. Secara ringkas, hasil dari pencernaan lipid adalah asam lemak dan

7

gliserol, selain itu ada juga yang masih berupa monogliserid. Karena larut dalam air, gliserol masuk sirkulasi portal (vena porta) menuju hati. Asam-asam lemak rantai pendek juga dapat melalui jalur ini. Sebagian besar asam lemak dan monogliserida karena tidak larut dalam air, maka diangkut oleh miselus (jamak : emulsi) dan dilepaskan ke dalam sel epitel usus (enterosit). Di dalam sel ini asam lemak dan monogliserida segera dibentuk menjadi trigliserida (lipid) dan berkumpul berbentuk gelembung yang disebut kilomikron. Kilomikron ditransportasikan melalui pembuluh limfe dan bermuara pada vena kava, sehingga bersatu dengan sirkulasi darah. Kilomikron ini kemudian ditransportasikan menuju hati dan jaringan adiposa.

Simpanan trigliserida pada sitoplasma sel jaringan adipose

Sewaktu-waktu jika tidak tersedia sumber energi dari karbohidrat, cadangan trigliserida jaringanakan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasimenjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan LIPOLISIS.

Tahap - tahap Metabolisme Lipid : 1. Katabolisme a) Metabolisme gliserol Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol membentuk energi melalui jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis.

8

Tahapan metabolisme Gliserol: Gliserol + 1 gugus fosfat dari ATP  Gliserol 3-fosfat  dihidroksi aseton fosfat  produk glikolisis (glukosa)  membentuk piruvat energy

Reaksi-reaksi kimia dalam metabolisme gliserol

b) Oksidasi Asam lemak Berlangsung di mitokondria,menghasilkan ATP. Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Aktivasi asam lemak menjadi asil KoA

Asil-KoA di transport masuk ke matriks mitokondria dalam bentuk berikatan dengan karnitin dengan rumus (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-. 9

Mekanisme transportasi asam lemak trans membran mitokondria melalui mekanisme pengangkutan karnitin ATP + KoA

Asil-KoA

FFA

Asil-KoA sintetase (Tiokinase)

KoA

AMP + PPi

Karnitin palmitoil transferase II

Asil karnitin

Asil-KoA

Karnitin palmitoil transferase I Membran mitokondria eksterna KoA Asil karnitin

Karnitin

Karnitin Karnitin Asil-KoA

Membran mitokondria interna

Asil karnitin Asil karnitin Beta oksidasi translokase

Langkah-langkah masuknya asil KoA ke dalam mitokondria: a.

Asam lemak bebas (FFA) diaktifkan menjadi asil-KoA dengan dikatalisir oleh enzim tiokinase.

b.

Setelah menjadi bentuk aktif, asil-KoA dikonversikan oleh enzim karnitin palmitoil transferase I yang terdapat pada membran eksterna mitokondria menjadi asil karnitin. Setelah menjadi asil karnitin, barulah senyawa tersebut bisa menembus membran interna mitokondria.

c. Pada membran interna mitokondria terdapat enzim karnitin asil karnitin translokase yang bertindak sebagai pengangkut asil karnitin ke dalam dan karnitin keluar. d. Asil karnitin yang masuk ke dalam mitokondria selanjutnya bereaksi dengan KoA dengan dikatalisir oleh enzim karnitin palmitoiltransferase II yang ada di membran interna mitokondria menjadi Asil Koa dan karnitin dibebaskan. e. Asil KoA yang sudah berada dalam mitokondria ini selanjutnya masuk dalam proses oksidasi beta.

10

Proses oksidasi beta sebagai berikut: 1.

Asil-KoA diubah menjadi delta2-trans-enoil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi yang menghasilkan energy 2P

2.

delta2-trans-enoil-KoA diubah menjadi L(+)-3-hidroksi-asil-KoA

3.

L(+)-3-hidroksi-asil-KoA diubah menjadi 3-Ketoasil-KoA. Pada tahap ini terjadi rantai respirasi dengan menghasilkan energi 3P

4.

Selanjutnya terbentuklah asetil KoA yang mengandung 2 atom C dan asil-KoA yang telah kehilangan 2 atom C.

Aktivasi asam lemak, oksidasi beta dan siklus asam sitrat

11

Siklus Asam Sitrat ( Siklus Krebs) Merupakan cara mengoksidasi Asetil-KoA yang dihasilkan oleh katabolisme parsial karbohidrat dan lipid. Siklus ini terjadi dalam membran dalam mitokondria. (1) Asetil-KoA memasuki siklus dengan mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat membentuk sitrat. Energi yang diperlukan untuk menjalankan reaksi ini disediakan oleh ikatan tioester berenergi tinggi Asetil-KoA. (2) Sitrat diubah menjadi iso-sitrat. (3) Kemudian secara dekarboksilasi oksidatif membentuk alfa-ketoglutarat dan CO2, sedangkan NAD direduksi menjadi NADH. (4) Alfa-ketoglutarat juga mengalami dekarboksilasi oksidatif. Hasil reaksi ini adalah suksinil-KoA, CO2, dan NADH. Enzim yang mengkatalis reaksialfa-ketoglutarat dehidrogenase, merupakan kompleks multi-enzim yang sangat mirip dengan piruvat dehidrogenase dalam struktur dan mekanisme kerjanya. (5) Hasil reaksi suksinil KoA mengandung ikatan tioester berenergi tinggi. Pada reaksi selanjutnya suksinat dilepaskan dari KoA dan energi bebas dari ikatan tioester digunakan untuk membentuk guanosin trifosfat (GTP). GTP berperan pada = pembentukan ATP dengan memindahkan gugus fosforil terminalnya pada ADP. Jadi siklus asam sitrat mempunyai satu reaksi fosforilasi tingkat substrat. (6) Pada reaksi selanjutnya suksinat diubah menjadi fumarat. Fumarat mengalami hidrasi membentuk malat dan malat kemudian dioksidasi menjadi oksaloasetat pada reaksi yang menghasilkan NADH lain. Oksaloasetat yang dihasilkan pada reaksi yang terakhir tersedia untuk mengulangi siklus dengan molekul Asetil-KoA lain.

Sintesis Asam lemak Kelebihan Asetil KoA disintesis menjadi Asam Lemak.Sintesis asam lemak terjadi di hati pada sitoplasma.Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta). ACP (Acyl Carrier Protein) sebagai titik pengikatan selama sintesis. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis sebagai reduktor

12

Hasilnya asam lemak jenuh bebas, mengalami esterifikasi dengan gliserol menjadi trigliserid dan disimpan atau asam lemak jenuh bebas menjadi albumin diedarkan ke jaringan lain yang memerlukan energi Tahap-tahap sintesis asam lemak ditampilkan pada skema berikut.

2. Anabolisme 1) Transportasi Lipid Lipid itu tidak larut dalam darah sehingga perlu ditransport dalam sirkulasi oleh pengangkut yang larut dalam air. Lipid diangkut oleh protein, albumin, serum, dan agregasi lipid dan protein yang dikenal sebagai partikel lipoprotein. 1.

Asam lemak bebas : ditransport dalam bentuk berikitan dengan albumin

2.

TAG,PL dan kolesterol : ditransport dalam bentuk partikel bersama kolesterol dalam bentuk lipoprotein. Dalam bentuk lipoprotein,kolesterol dan lipid lainnya ditransport ke jaringan. Di jaringan di oksidasi,disimpan atau untuk sintesis

Terdapat 4 jalur tansport lipid : 1.

Asam lemak dari jaringan adiposa ke jaringan lain ( dengan albumin)

2.

Lipid dari makanan dari usus ke jaringan lain (kilomikron)

3.

Lipid yang di sintesis dalam tubuh (endogen) dari hati ke jaringan lain (VLDL,LDL)

4.

Reverse transport kolesterol dari jaringan ekstrahepatik ke hati untuk di ekskresi oleh empedu (HDL) 13

2) Sintesis Kolesterol Terutama terjadi di hati dan di usus. Semua atom C-nya (27) berasal dari asetil-KoA yang dapat berasal dari oksidasi karbohidrat,lipid dan asam amino. Berlangsung di sitosol dalam 4 tahap,dengan enzim HMG-KoArediuktase sebagai enzim regulator. Transportasi kolesterol dalam bentuk lipoprotein. Kilomikron mengangkut kolesterol dari usus (berasal dari makanan) ke hati. VLDL,LDL mengangkut kolesterol dari hati ke jaringan. Kolesterol diekskresi ke dalam empedu dalam bentuk kolesterol atau asam/garam empedu menjadi feses. Sel jaringan mendapat kolesterol baik dengan mensintesis sendiri (endogen) atau dari LDL (eksogen).

Penyimpanan lemak dan penggunaannya kembali Asam-asam lemak akan disimpan jika tidak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi. Tempat penyimpanan utama asam lemak adalah jaringan adiposa. Adapun tahap-tahap penyimpanan tersebut adalah: - Asam lemak ditransportasikan dari hati sebagai kompleks VLDL. - Asam lemak kemudian diubah menjadi trigliserida di sel adiposa untuk disimpan. - Gliserol 3-fosfat dibutuhkan untuk membuat trigliserida. Ini harus tersedia dari glukosa. - Akibatnya, kita tak dapat menyimpan lemak jika tak ada kelebihan glukosa di dalam tubuh.

Jika kebutuhan energi tidak dapat tercukupi oleh karbohidrat, maka simpanan trigliserida ini dapat digunakan kembali. Trigliserida akan dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dapat menjadi sumber energi (lihat metabolisme gliserol). Sedangkan asam lemak pun akan dioksidasi untuk memenuhi kebutuhan energi pula (lihat oksidasi beta).

14

Ringkasan metabolisme lipid Proses oksidasi asam lemak dinamakan oksidasi beta dan menghasilkan asetil KoA. Selanjutnya sebagaimana asetil KoA dari hasil metabolisme karbohidrat dan protein, asetil KoA dari jalur inipun akan masuk ke dalam siklus asam sitrat sehingga dihasilkan energi. Di sisi lain, jika kebutuhan energi sudah mencukupi, asetil KoA dapat mengalami lipogenesis menjadi asam lemak dan selanjutnya dapat disimpan sebagai trigliserida. Beberapa lipid non gliserida disintesis dari asetil KoA. Asetil KoA mengalami kolesterogenesis menjadi kolesterol. Selanjutnya kolesterol mengalami steroidogenesis membentuk steroid. Asetil KoA sebagai hasil oksidasi asam lemak juga berpotensi menghasilkan badan-badan keton (aseto asetat, hidroksi butirat dan aseton). Proses ini dinamakan ketogenesis. Badan-badan keton dapat menyebabkan gangguan keseimbangan asam-basa yang dinamakan asidosis metabolik. Keadaan ini dapat menyebabkan kematian. Ikhtisar metabolisme lipid

Diet

Trigliserida

Esterifikasi

Lipolisis

Steroid

Asam lemak

Lipid Gliserol

Lipogenesis

Steroidogenesis

Oksidasi beta

Karbohidrat

Kolesterogenesis

Kolesterol

Protein Asetil-KoA

+ ATP

Ketogenesis Siklus asam sitrat

hidroksi butirat

H2O

ATP CO2

Aseto asetat

Aseton 15

5.

Enzim pada Lipid Klasifikasi Enzim pada Lipid menurut Poedjiadji (2005):

a. Lipase (hidrolase ester gliserol, EC 3.1.1.3) 1) Kelas Hidrolase : enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan bantuan air Enzim yang termasuk dalam kelompok ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase, yaitu yang memecah ikatan ester, memecah glikoksida, dan yang memecah ikatan peptida. Beberapa contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase, karboksi peptidase, pepsin, tripsin, kimotripsin. 2) Sub kelas Esterase : enzim-enzim yang memecah golongan ester. 3) Sub-sub kelas Gliserol : berasal dari proses pemecahan Triasil Gliserol yang ada pada jaringan adipose ataupun Gliserol yang berasal dari proses katabolisme lipoprotein ada LDL, ada Kilomikron semua akan mengalami proses katabolisme oleh protein yang namanya lipoprotein lipase, katabolisme lipoprotein akan menghasilkan Gliserol. Gliserol yang dihasilkan kemudian nanti akan dimanfaatkan oleh jaringan2 yang mempunyai aktivitas enzim Gliserol kinase diantaranya adalah hepar, oleh hepar ini gliserol nantinya akan dipakai yaitu untuk dirubah menjadi glukosa lewat proses glukoneogenesis. 4) Jenis Enzim Lipase : enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak

b. Fosfolipase ( hidrolase ester gliserol, EC 3.1.1.4) 1) Kelas Hidrolase : enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan bantuan air. Enzim yang termasuk dalam kelompok ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase, yaitu yang memecah ikatan ester, memecah

16

glikoksida, dan yang memecah ikatan peptida. Beberapa contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase, karboksi peptidase, pepsin, tripsin, kimotripsin. 2) Sub kelas Esterase : enzim-enzim yang memecah golongan ester. 3) Sub-sub kelas Gliserol : berasal dari proses pemecahan Triasil Gliserol yang ada pada jaringan adipose ataupun Gliserol yang berasal dari proses katabolisme lipoprotein ada LDL, ada Kilomikron semua akan mengalami proses katabolisme oleh protein yang namanya lipoprotein lipase, katabolisme lipoprotein akan menghasilkan Gliserol. Gliserol yang dihasilkan kemudian nanti akan dimanfaatkan oleh jaringan2 yang mempunyai aktivitas enzim Gliserol kinase diantaranya adalah hepar, oleh hepar ini gliserol nantinya akan dipakai yaitu untuk dirubah menjadi glukosa lewat proses glukoneogenesis. 4) Jenis Enzim Fosfolipase : enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat.

c. Gliserolkinase EC 2.7.1.30 1) Kelas Enzim yang termasuk golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa kepada senyawa lain. Beberapa contoh

enzim

yang

hidroksimetiltransferase,

termasuk

golongan

karboksiltransferase,

ini

ialah

metiltransferase,

asiltransferase,

dan

amino

transferase atau disebut juga transaminase. 2) Sub kelas Kinase : enzim yang memfosforilasi yaitu mengkatalisa pemindahan grup fosforil dari ATP atau trifosfat nukleotida lainnya ke alkohol atau akseptor grup amino, misalnya glukokinase. 3) Sub - Sub kelas

17

Gliserol : berasal dari proses pemecahan Triasil Gliserol yang ada pada jaringan adipose ataupun Gliserol yang berasal dari proses katabolisme lipoprotein ada LDL, ada Kilomikron semua akan mengalami proses katabolisme oleh protein yang namanya lipoprotein lipase, katabolisme lipoprotein akan menghasilkan Gliserol. Gliserol yang dihasilkan kemudian nanti akan dimanfaatkan oleh jaringan2 yang mempunyai aktivitas enzim Gliserol kinase diantaranya adalah hepar, oleh hepar ini gliserol nantinya akan dipakai yaitu untuk dirubah menjadi glukosa lewat proses glukoneogenesis. 4) Jenis enzim Gliserol Kinase : berguna untuk memanfaatkan hepar kemudian oleh hepar ini gliserol nantinya akan dipakai untuk dirubah menjadi glukosa lewat proses glukoneogenesis.

ENZIM LIPASE Lipase (triasilgliserol hidrolase, EC 3.1.1.3) adalah kelas enzim hydrolase yang mengkatalisis hidrolisis trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak bebas dan sintesis ester dalam pelarut organik. Dalam kondisi percobaan tertentu, seperti dengan adanya jejak air, lipase mampu membalikkan reaksi mengarah ke esterifikasi dan pembentukan gliserida dari asam lemak dan gliserol (Gambar 1).

Gambar 1. Hidrolisis trigliserida oleh enzim lipase

18

Substrat alami lipase berupa triasilgliserol memiliki kelarutan sangat rendah dalam air. Dalam kondisi alami, lipase mengkatalisis hidrolisis ikatan ester pada antarmuka antara fase substrat dengan fase air di mana enzim terlarut

Gambar 2. Respresentasi diagramatik yang menunjukkan komponen utama dari molekul lipase. Substrat dapat berupa trigliserida dalam bentuk apapun.

Sementara itu, reaksi dari lipase dengan substrat terjadi pada antarmuka antara substrat dan fase air. Enzim ini juga mengkatalisis pertukaran ikatan ester (transesterifikasi) saat hadir dalam media yang bukan air. Lipase memiliki spesifisitas dan enantioselektifitas tinggi untuk reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Enzim lipase dihasilkan oleh kelenjar pankreas dan kemudian dialirkan kedalam usus

dua

belas

jari

( duodenum ).Enzim lipase juga

dihasilkan oleh lambung,

tetapi jumlahnya sangat sedikit. Cara kerja enzim lipase yaitu : 1. Lipid (seperti

lemak

dan

minyak) merupakan senyawa dengan molekul

kompleks yang berukuran besar 2. Molekul lipid tidak dapat diangkut oleh cairan getah bening, sehingga perlu dipecah lebih dahulu menjadi molekul yang lebih kecil

19

3. Enzim lipase memecah molekul lipid menjadi asam lemak dan gliserol yang memiliki molekul lebih sederhana dan lebih kecil. 4. Asam lemak dan gliserol tidak larut dalam air, maka pengangkutannya dilakukan oleh cairan getah bening ( limfe ). 5. Enzim pencernaan bekerja untuk mempercepat reaksi pada pencernaan makanan, tetapi enzim pencernaan tidak ikut diproses.

A.

Sumber Lipase Lipase ditemukan pada semua makhluk hidup di alam.Beberapa penelitian telah dilakukan pada tanaman, hewan dan mikroorganisme (bakteri dan jamur benang).

1. Lipase Tanaman Enzim lipase dari tanaman telah banyak diisolasi, namun, hanya ada beberapa lipase tanaman yang menunjukkan aktivitas lipase yang baik, yaitu dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis rantai panjang trigliserida dengan tingkat aktivitas spesifik yang tinggi (Mukherjee, 1994).Enzim lipase telah banyak diidentifikasi berada di dalam jaringan tanaman.Misalnya, konsentrasi tertinggi enzim lipase ditemukan dalam biji, terutama pada biji tanaman gandum dan beras.Selain itu, aktivitas lipase juga ditemukan pada getah pepaya, biji jarak, biji bunga matahari, biji kacang tanah, biji melon, kelapa sawit dan getah Euphorbia. 2. Lipase Hewan Enzim lipase lebih banyak diproduksi oleh hewan dibandingkan dengan tanaman.Sebagai contoh, lipase banyak diisolasi dari serangga, ikan, dan mamalia.Pada hewan, lipase memainkan peran penting dalam pencernaan lipid dalam sistem biologi yang ditemukan di pankreas dan pada permukaan selsellendir dari mukosa lambung.Pada serangga, enzim ini kebanyakan ditemukan dalam plasma, kelenjar ludah, otot dan abdomen.Lipase pankreas dari kambing, babi, dan kalajengking telah digunakan secara tradisional untuk berbagai keperluan. 3. Lipase Mikroorganisme

20

Enzim mikroorganisme memiliki keunggulan yang lebih daripada enzim yang berasal dari tanaman atau hewan.Mikroorganisme memiliki pola pertumbuhan yang cepat, mudah dimanipulasi secara genetik, dan pasokan rutin karena tidak adanya fluktuasi musiman. Enzim mikroba yang dihasilkan dari proses fermentasi dapat dilepaskan secara langsung ke dalam medium kultur. Enzim mikroba juga lebih stabil dibandingkan dengan enzim dari tanaman dan enzim hewan.Selain itu, proses produksi enzim mikroba dikenal lebih aman. Lipase mikroba memiliki spesifisitas substrat yang luas, menunjukkan stabilitas yangtinggi dalam pelarut organik, tidak memerlukan kofaktor, dan menunjukkan enantioselektifitas tinggi (Diane, 2011).

B. Aplikasi Enzim Lipase dalam Dunia Industri No. Industri

Aksi Enzim Lipase

Produk/ Aplikasi

1.

Deterjen

Hidrolisis lemak

Penghapusan noda minyak dari Kain

2.

Produk Susu

Hidrolisis lemak susu, Pengembangan agen penyedap dalam susu, keju, dan mentega pematangan keju

3.

Makanan Bakery

Modifikasi lemak

Rak-hidup perpanjangan

mentega 4.

Minuman

Peningkatan rasa

Minuman beralkohol

5.

Dressing Makanan

Peningkatan aroma

Mayones dan saus

6.

Daging dan Ikan

Transesterifikasi

Produk daging dan ikan; penghilangan lemak

7.

Lemak dan minyak

Pengembangan rasa

Cocoa butter, margarin, asam lemak

8.

Bahan kimia

Transesterifikasi,

Gliserol, mono dan digliserida,

Farmasi

hidrolisis

lipid

khusus,

obat

untuk

membantu pencernaan 10.

Kosmetik

Enantioselectivity,

Pengemulsi,

pelembab

kulit

sintesis

dan krim matahari, cokelat,

21

minyak mandi, dll 11.

Kulit

Transesterifikasi

, Produk kerajinan kulit

hidrolisis 12.

Kertas

Perpaduan

Kertas

dengan

peningkatan

kualitas 13.

Pembersihan

dan Hidrolisis

Penghapusan lemak, untuk

pengendalian

menghapus noda dan

polusi

menghidrolisis minyak dan gemuk

14.

Agro-kimia

Hidrolisis

Herbisida seperti Phenoxypropionate

15.

Surfaktan

Hidrolisis dan

Poligliserol dan asam lemak

transesterifikasi

karbohidrat ester digunakan

minyak dan lemak

sebagai deterjen industri dan emulsifier dalam formulasi makanan seperti saus dan es krim

16.

Industry

bahan Esterifikasi

Produksi biodiesel

bakar

22

DAFTAR PUSTAKA

Colby, Diane S. 2011. Ringkasan Biokimia Harper. Alih Bahasa : Adji Dharma. Jakarta: EGC. Poedjiadji, Anna, Titin Supriyanti. 2009. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI-Press. Susanti, R dan Fidia F. 2017. Teknologi Enzim. Yogyakarta: ANDI OFFSET. Wirahadikusumah, Muhammad. 1985. Biokimia. Bandung: Penerbit ITB Bandung.

23

“Metabolisme Sukrosa menjadi Asam Oksalaasetat” (Tugas Resume)

Dosen Pembimbing

: Prof. Dr. Adrianto Ahmad, M.T.

Mata Kuliah

: Mikrobiologi Dasar

Disusun Oleh: Geby Yohana Napitupulu

(1807111730)

Indah Pratiwi

(1807113156)

Muhammad Adli Hariz

(1807113105)

Rival Andesta

(1807113415)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

1. PROSES HIDROLISIS SUKROSA MENJADI GLUKOSA DAN FRUKTOSA Sukrosa terdapat dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Gambar 1. Struktur sukrosa Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-Dfruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa. Jika diperhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal. Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi. Hidrolisis sukrosa menghasilkan glukosa dan fruktosa. Sukrosa memutar cahaya terpolarisasi ke kanan, sedangkan campuran hasil hidrolisis sukrosa memutar ke kiri, sehingga campuran glukosa-fruktosa yang dihasilkan disebut gula invert. Sukrosa bukan gula pereduksi dalam larutan air karena sukrosa tidak memiliki gugus aldehid, dibuktikan dengan tidak bereaksinya (mereduksi) dengan pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Hidrolisis sukrosa dapat terjadi dengan menggunakan katalis asam encer atau enzim invertase. Sukrosa mudah larut dalam air.

Gambar 2. Hidrolisis Sukrosa

2. TAHAP GLIKOLISIS Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa atau dekomposisi. Melalui proses ini, satu molekul glukosa sepenuhnya dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) radikal yang membawa elektron yang dihasilkan. Berikut adalah berbagai tahap yang disajikan dalam urutan awal terjadinya dengan glukosa sebagai bahan baku utama. Seluruh proses melibatkan sepuluh tahap dengan membentuk produk pada setiap tahap dan setiap tahap diatur oleh enzim yang berbeda. 1) Fosforilasi Glukosa (penambahan gugus fosfat) Reaksi ini dimungkinkan oleh heksokinase enzim, yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP (Adenosine Triphsophate) dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi glukosa 6-fosfat. Dalam proses satu ATP molekul, yang merupakan mata uang energi tubuh, digunakan dan akan ditransformasikan ke ADP (Adenosin difosfat), karena pemisahan satu kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut: Glukosa (C6H12O6)++ ATP heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP 2) Produksi Fruktosa-6 Fosfat Tahap kedua adalah produksi fruktosa 6-fosfat. Hal ini dimungkinkan oleh aksi dari enzim phosphoglucoisomerase. Kerjanya pada produk dari tahap

sebelumnya, glukosa 6-fosfat dan berubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan isomer nya (Isomer adalah molekul yang berbeda dengan rumus molekul yang sama tetapi susunan berbeda dari atom). Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut: Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + Phosphoglucoisomerase (Enzim) → Fruktosa 6Fosfat (C6H11O6P1) 3) Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap berikutnya, Fruktosa isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6difosfat dengan penambahan kelompok fosfat. Konversi ini dimungkinkan oleh fosfofruktokinase enzim yang memanfaatkan satu molekul ATP lebih dalam proses. Reaksi ini diringkas sebagai berikut: Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) + fosfofruktokinase (Enzim) + ATP → Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2) 4) Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap keempat, adolase enzim membawa pemisahan Fruktosa 1, 6difosfat menjadi dua molekul gula yang berbeda yang keduanya isomer satu sama lain. Kedua gula yang terbentuk adalah gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksi berjalan sebagai berikut: Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2) + Aldolase (Enzim) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) + Dihydroxyacetone fosfat (C3H5O3P1) 5) Interkonversi Dua Glukosa Fosfat dihidroksi aseton adalah molekul hidup pendek., lalu diubah menjadi fosfat gliseraldehida oleh enzim yang disebut fosfat triose. Jadi dalam totalitas, tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul gliseraldehida fosfat. Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1) + Triose Fosfat → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) 6) Pembentukan NADH & 1,3-Diphoshoglyceric Tahap keenam melibatkan dua reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH dari NAD + (nicotinamide adenin dinukleotida) dengan menggunakan enzim

dehydrogenase fosfat triose dan kedua adalah penciptaan 1,3-diphoshoglyceric asam dari dua molekul gliseraldehida fosfat yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah sebagai berikut: Fosfat dehidrogenase Triose (Enzim) + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH (Reduced nicotinamide adenine dinucleotide) + 2 H + Triose fosfat dehidrogenase gliseraldehida fosfat + 2 (C3H5O3P1) + 2P (dari sitoplasma) → 2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2) 7) Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam Tahap ketujuh melibatkan penciptaan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul 3-fosfogliserat asam dari reaksi phosphoglycerokinase pada dua molekul produk 1,3-diphoshoglyceric asam, dihasilkan dari tahap sebelumnya. 2

molekul

asam

1,3-diphoshoglyceric

(C3H4O4P2)

+

+

2ADP

phosphoglycerokinase → 2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + 2ATP (Adenosine Triphosphate) 8) Relokasi Atom Fosfor Tahap delapan adalah reaksi penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom fosfor dalam 3-fosfogliserat asam dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan menciptakan 2 - asam fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut: 2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + phosphoglyceromutase (enzim) → 2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1) 9) Penghapusan Air The enolase enzim datang ke dalam bermain dan menghilangkan sebuah molekul air dari 2-fosfogliserat acid untuk membentuk asam yang lain yang disebut asam phosphoenolpyruvic (PEP). Reaksi ini mengubah kedua molekul 2fosfogliserat asam yang terbentuk pada tahap sebelumnya. 2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1) + enolase (enzim) -> 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H5O4P1) + H2O 2

10) Pembentukan piruvat Asam & ATP Tahap ini melibatkan penciptaan dua molekul ATP bersama dengan dua molekul asam piruvat dari aksi kinase piruvat enzim pada dua molekul asam phosphoenolpyruvic dihasilkan pada tahap sebelumnya. Hal ini dimungkinkan oleh transfer dari atom fosfor dari asam phosphoenolpyruvic (PEP) untuk ADP (Adenosin trifosfat). 2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + + 2ADP kinase piruvat (Enzim) → 2ATP + 2 molekul asam piruvat. Semua tahap sebagian besar melibatkan manipulasi kelompok fosfat dan kemudian atom fosfor yang dimungkinkan oleh berbagai enzim dalam sitoplasma. Enzim seperti katalis yang membuat reaksi mungkin dan kemudian melepaskan diri.

Gambar 3. Tahapan Glikolisis

3. TAHAP DEKARBOKSILASI OKSIDATIF

Gambar 4. Tahapan Dekarboksilasi Oksidatif

A. Enzim Yang Berperan dalam Proses Dekarboksilasi Dekarboksilasi oksidatif adalah tahap kedua dimana 2 molekul asam piruvat yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa dirubah menjadi senyawa berkarbon 2 yaitu asetil CoA (asetil koenzim A) dengan melepaskan 2CO2 dan 2NADH. Dekarboksilasi oksidatif terjadi di dalam membran luar mitokondria. Enzim yang berperan adalah CoA (sebagai koenzim) dan piruvat dehirogenase yang berfungsi mereduksi piruvat sehingga melepaskan CO2 dan NADH serta berikatan dengan piruvat tereduksi (asetil) untuk dibawa ke mitokondria. Enzim dihidrolipoil dehidrogenase akan mengoksidasi gugus

tiol

dan

gugus

lipoil

menjadi

bentuk

disulfida.

Sedangkan

enzim dihidrolipoil transasetilase akan mengubah gugus disulfida dari asam lipoat menjadi bentuk reduksinya, gugus sulfhidril. B. Hasil Akhir Dekarboksilasi Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks)

dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria

sebelum

masuk

ke

tahapan

siklus

Krebs.

Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari silosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria.  Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO2 (piruvat dipecah menjadi CO2 dan molekul berkarbon  Pada tahap 2, NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+ .  Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzimA) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan 2NADH.

4. SIKLUS KREBS Asam oksaloasetat adalah suatu zat (prekursor/bahan awal) yang berperan dalam proses respirasi aerob yang berlangsung di mitokondria, terutama pada rangkaian proses yang disebut siklus Krebs (daur asam sitrat). Asam oksaloasetat ini berperan dalam memulai siklus Krebs tersebut, pertamakali akan bereaksi dengan asetil-KoA (asetil koenzim A) membentuk asam sitrat. Selanjutnya asam sitrat meneruskan siklus krebs, hingga pada akhir reaksi asam oksaloasetat akan dibentuk kembali. Hasil dari peristiwa siklus krebs ini adalah ATP, NADH, dan FADH.

Gambar 2. Skema Siklus Krebs

Tahap reaksi daur krebs. Pada tahap reaksi pertama, enzim sitrat mengkatalis reaksi koenzim antara assetil koezim-A dengan oksaloasetat menghasilkan sitrat. Reaksi ini merupakan satu reaksi kondensasi aldol antara gugus metil dari asetil koenzim-A dan gugus karbonil dari oksaloasetat dimana terjadi hidrolisis de tioester dan pembentukan senyawa konezim-A bebas. Reaksi ini adalah suatu hidrolisis eksergonik yang menghasilkan energy dan merupakan reaksi dekomposisi pertama untuk daur krebs. Laju reaksi ditentukan oleh jumlah asetil koenzim-A yang tersedia , oksaloasetat dan kadar suksinil koenzim-A yang merupakan penghambat saling (inhibitor kompetitif) dan sitrat sintase.Telah diketahui bahwa kegiatan enzim ini dapat dihambat oleh ATP,NADH, dan ester koenzim-A dari asam lemak berantai panjang.

Tahap reaksi kedua merupakan pembentukan isositrat dari sitrat melalui cisakonitat, dikatalis secara reversible oleh enzim akonitase. Enzim ini mengkatalis reaksi reversible penambahan H2O pada ikatan rangkap cis-akonitat dalam dua arah yang satu ke pembentukan sitrat dan yang lain ke pembentukan isositrat. Asam sitrat adalah molekul prokiral, yaitu suatu molekul yang dapat bereaksi secara senjang meskipun tidak mempunyai atom karbon yang senjang. Hali ini di mungkinkan karena setengah bagian dari molekulnya bersifat bayangan cermin tidak dapat ditumpangtindihkan terhadap setengah bagian yang lainnya. Keadaan ini dapat dibedakan oleh enzim akonitase yang stereo-spesifik sehingga enzim ini hanya akan menyerang setengah bagian tersebut. Percobaan dengan radioisotop membuktikan, akonitase hanya menyerang bagian molekul sitrat ysng berasal daei oksalat saja. Telah diketahui akonitase terdapat pada didalam jaringan hewan dalam dua bentuk isoenzim, satu dalam mitokondrion dan yang lain dalam sitosol.

Oksidasi isositrat menjadi α-ketoglutarat (reaksi tahap ketiga) berlangsung melalui pembentukan senyawa antara oksalosuksinat yang berikan dengan enzim isositrat dehydrogenase dengan NAD berperan sebagai konenzimnya. Telah diketahui adanya dua macam isositrat dehydrogenase, yang satu berikatan dengan NAD (NAD-isositrat dehydrogenase) dan satu lagi berikatan dengan NADH (NADP-isositrat hydrogenase). NAD-isositrat dehydrogenase terdapat hanya didalam mitokrondrion sedangkan NADPisositrat dehidrogenasi terdapat baik dalam mitokondrion maupun sitoplasma. Enzim yang pertama mengakatalis proses oksidasi isositrat menjadi oksalosuksinat dan derkarbolisasi oksalosuksinat menjadi α-ketoglutarat. Pengubahan

isositrat ke

oksaloasetat dapat dihambat oleh difenilkloroarsin, sedangkan dekarbosilasi oksaloasetat dihambat oleh pirofosfat.

Tahap reaksi keempat adalah oksidasi α-ketoglutarat menjadi suksinat melalui pembentukan suksinil koenzim-A. Pembentukan suksinil koenzim-A dari α-ketoglutarat adalah reaksi yang ireversibel dan dikatalis oleh enzim kompleks α-ketoglutarat dehydrogenase. Reaksi ini berlangsung dengan mekanisme yang sama seperti proses oksidasi piruvat menjadi asetil koenzim-A dan CO3, yaitu dengan melibatkan koenzim tiamin pirofosfat, asam lipoat, koenzim-A, FAD, NAD+. Suksinil koenzim-A adalah suatu senyawa tio-

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim A-ketoglutarat dehidrogenase

Selanjutnya suksinil koenzim-A melepakan koenzim-A dengan dirangkaikan dengan reaksi pembentukan energi, GTP (Guanofin Triposfat) dari GDP (Guanosin Difosfat) dan posfat.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim suksinil-CoA sintetase

Reaksi ini dikatalis oleh enzim suksinil koenzim-A sintetase yang khas untuk GDP. Selanjutnya GTP yang terbentuk dari reaksi ini dipakai untuk sintesis ATP dari ADP dengan enzim nukleosida difosfat kinase, GTP + ADP ↔ GDP + ATP Pembentukan GTP/ATP yang dikaitkan dengan reaksi deasilasi suksinil koenzim-A ini disebut fosforilasi tingkat subtrat. Ini berlainan dengan proses fosforilasi yang dihubungkan dengan rantai pernafasan (fosforilasi bersifat oksidasi). Contoh lain fosforilasi tingkat subtrat adalah pembentukan ATP yang dikaitkan dengan reaksi oksidasi 3-fosfogliseraldehida pada proses glikolisis. Pada reaksi tahap kelima suksinat dioksidasi

menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase yang berikatan dengan flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai koenzimnya. Enzim ini terikat kuat pada membran dalam mitokondrion. Dalam reaksi ini FAD berperan sebagai gugus penerima hidrogen.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim suksinat dehidrogenase

Reaksi tahap keenam merupakan reaksi reversibel penambahan satu molekul H2O ke ikatan rangkap fumarat, menghasilkan L-malat, dengan dikatalisis enzim fumarase tanpa koenzim.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim fumarase

Enzim ini bersifat stereospesifik, bertindak hanya terhadap bentuk L-stereoisomer dari malat. Dalam reaksi ini fumarase mengkatalisis proses penambahan trans atom H dan gugus OH ke ikatan rangkap fumarat. Pada reaksi tahap terakhir siklus asam trikarboksilat, L-malat dioksidasi menjadi oksalasetat oleh enzim L-malat dehidrogenase yang berikatan dengan NAD. Reaksi ini adalah endergonik tapi laju reaksinya berjalan lancar ke kanan. Hal ini dimungkinkan karena reaksi berikutnya, yaitu reaksi kondensasi oksalasetat dengan asetil koenzim-A adalah reaksi eksergonik yang ireversibel. Malat dehidrogenase adalah enzim yang bersifat stereospesifik untuk bentuk L-stereoisomer dari malat.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim malat dehydrogenase

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim A-ketoglutarat dehidrogenase

Selanjutnya suksinil koenzim-A melepakan koenzim-A dengan dirangkaikan dengan reaksi pembentukan energi, GTP (Guanofin Triposfat) dari GDP (Guanosin Difosfat) dan posfat.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim suksinil-CoA sintetase

Reaksi ini dikatalis oleh enzim suksinil koenzim-A sintetase yang khas untuk GDP. Selanjutnya GTP yang terbentuk dari reaksi ini dipakai untuk sintesis ATP dari ADP dengan enzim nukleosida difosfat kinase, GTP + ADP ↔ GDP + ATP Pembentukan GTP/ATP yang dikaitkan dengan reaksi deasilasi suksinil koenzim-A ini disebut fosforilasi tingkat subtrat. Ini berlainan dengan proses fosforilasi yang dihubungkan dengan rantai pernafasan (fosforilasi bersifat oksidasi). Contoh lain fosforilasi tingkat subtrat adalah pembentukan ATP yang dikaitkan dengan reaksi oksidasi 3-fosfogliseraldehida pada proses glikolisis. Pada reaksi tahap kelima suksinat dioksidasi menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase yang berikatan dengan flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai koenzimnya. Enzim ini terikat kuat pada membran dalam mitokondrion. Dalam reaksi ini FAD berperan sebagai gugus penerima hidrogen.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim suksinat dehidrogenase

Reaksi tahap keenam merupakan reaksi reversibel penambahan satu molekul H2O ke ikatan rangkap fumarat, menghasilkan L-malat, dengan dikatalisis enzim fumarase tanpa koenzim.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim fumarase

Enzim ini bersifat stereospesifik, bertindak hanya terhadap bentuk L-stereoisomer dari malat. Dalam reaksi ini fumarase mengkatalisis proses penambahan trans atom H dan gugus OH ke ikatan rangkap fumarat. Pada reaksi tahap terakhir siklus asam trikarboksilat, L-malat dioksidasi menjadi oksalasetat oleh enzim L-malat dehidrogenase yang berikatan dengan NAD. Reaksi ini adalah endergonik tapi laju reaksinya berjalan lancar ke kanan. Hal ini dimungkinkan karena reaksi berikutnya, yaitu reaksi kondensasi oksalasetat dengan asetil koenzim-A adalah reaksi eksergonik yang ireversibel. Malat dehidrogenase adalah enzim yang bersifat stereospesifik untuk bentuk L-stereoisomer dari malat.

Jalur metabolisme daur krebs: reaksi enzim malat dehydrogenase

Seperti telah dibahas sebelumnya, oksidasi satu molekulglukosa melalui glikolisis menjadi dua molekul piruvat, menghasilkan 8 ATP. Dengan demikian oksidasi sempurna satu molekul glukosa menjadi CO2 + H2O menghasilkan 2 x 15 + 8 = 38 ATP

Gambar: Jumlah energy (ATP) yang dihasilkan oleh glikolisis dan daur Krebs

PENGATURAN DAN INHIBISI DAUR ASAM TRIKARBOKSILAT Kegiatan kompleks enzim piruvat dehydrogenase dapat diinhibisi (dihambat) dengan adanya kelebihan ATP di dalam sel yang selanjutnya akan mengakibatkan menurunnya laju reaksi daur asam trikarboksilat. Tahap reaksi kondendsasi antara asetil koenzim-A dengan oksalasetat merupakan control utama dari laju daur Krebs. Reaksi ini dapat dihambat oleh suksinil koenzim-A secara perssaingan alosterik terhadap enzim sitrat sintase. Control lainnya adalah: 1. Reaksi enzim isositrat dehydrogenase yang dapat dirangsang oleh ADP secara alosterik dan dihambat oleh ATP atau NADH. 2. Reaksi enzim suksinat dehydrogenase yang dapat dihambat oleh oksalasetat dan dirangsang oleh adanya suksinat, fosfat, ATP dan ubikuinon bentuk reduksi dalam jumlah yang cukup tinggi. Akhirnya, karena beberapa senyawa dalam daur asam trikarboksilat berperan baik sebagai hasil metabolism atau sebagai prazat anabolisme, maka perubahan yang terjadi dalam proses metabolism pada umumnya menyebabkan pula perubahan laju reaksi daur asam trikarboksilat.

Gambar: Mekanisme Pengaturan Daur Krebs  efek hambatan  efek rangsangan

5. TRANSPOR ELEKTRON Rantai transpor elektron adalah tahapan terakhir dari reaksi respirasi aerob. Transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron berlangsung pada krista (membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan FADH2, yang dihasilkan pada reaksi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Pertama-tama, NADH dan FADH2 mengalami oksidasi, dan electron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi yang dihasilkan ketika NADH dan FADH2 melepaskan elektronnya untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b. Selain melepaskan elektron, koenzim Q juga melepaskan 2 ion H+. Setelah itu sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c. Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi sitokrom b oleh sitokrom c juga menghasilkan cukup energi untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Kemudian sitokrom c mereduksi sitokrom a, dan ini merupakan akhir dari rantai transpor elektron. Sitokrom a ini kemudian akan dioksidasi oleh sebuah atom oksigen, yang merupakan zat yang paling elektro negatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir elektron. Setelah menerima elektron dari sitokrom a, oksigen ini kemudian bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh sitokrom b membentuk air (H2O). Oksidasi yang terakhir ini lagi-lagi menghasilkan energi yang cukup besar untuk dapat menyatukan ADP dan gugus fosfat organik menjadi ATP. Jadi, secara keseluruhan ada 3 tempat pada transpor elektron yang menghasilkan ATP. Sejak reaksi glikolisis sampai siklus Krebs, telah dihasilkan NADH dan FADH2 sebanyak 10 dan 2 molekul. Dalam transpor elektron ini, kesepuluh molekul NADH dan kedua molekul FADH2 tersebut mengalami oksidasi sesuai reaksi : 10 2

NADH FADH2

+

5 +

O2 O2



10 

NAD+ 2

FAD

+

10 +

H2O 2H2O

Setiap oksidasi NADH menghasilkan kira-kira 3 ATP, dan kira-kira 2 ATP untuk setiap oksidasi FADH2. Jadi, dalam transpor elektron dihasilkan kira-kira 34 ATP. Ditambah dari hasil glikolisis dan siklus Krebs, maka secara keseluruhan reaksi respirasi seluler menghasilkan total 38 ATP dari satu molekul glukosa. Akan tetapi, karena dibutuhkan 2 ATP untuk melakukan transpor aktif, maka hasil bersih dari setiap respirasi seluler adalah 36 ATP.

DAFTAR PUSTAKA

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 2003. Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry. Jakarta: EGC. Ngili, Yohanis. 2009. BIOKIMIA (Metabolisme dan Bioenergitika). Yogyakarta: Graha Ilmu Wijana, Nyoman. 2015. Biologi Dasar. Yogyakarta: Innosain.

Ragi

Oleh: Atika Khairunnisa

1807112022

Fujian Ratu

1807113112

Ryo Malvin

1807113093

Safitra Herlina

1807113337

JURUSAN TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2018/2019

Ragi A. Teori Ragi Sejak abad 18, saat ilmuwan Louis Pasteur melakukan penelitian diketahuilah keberadaan mikroorganisme ragi yang berguna dan menguntungkan umat manusia. Ragi atau yeast (dalam bahasa inggris) adalah mikroorganisme hidup yang dapat ditemukan dimana-mana. Ragi berasal dari keluarga Fungus bersel satu (sugar fungus), berjenis eukariotik dan berkembang biak dengan cara membelah diri, dan memilki ukuran sebesar 6─8 mikron. Berbeda dengan bakteri, ragi memiliki ukuran sel lebih besar, memiliki organ-organ, memiliki membran inti sel, dan DNA terlokalisasi di dalam kromosom dalam inti sel. Oleh karena itu, menyebabkan ragi bisa melakukan fungsi-fungsi sel yang berbeda di setiap lokasi dalam selnya. Singkatnya, sel ragi lebih mirip organisme tingkat tinggi seperti hewan. Maka dapat dikatakan, ragi secara evolusi lebih maju dibandingkan dengan bakteri seperti E.coli (Yalun, 2008). Ragi memiliki sifat dan karakter yang sangat penting dalam industri pangan. Ragi akan berkembang dengan baik dan cepat apabila berada pada temperatur antara 25OC─30OC. Ragi yang mengandung mikoflora seperti kapang, khamir dan bakteri dapat berfungsi sebagai starter fermentasi. Selain itu ragi juga kaya akan protein yaitu sekitar 40-50%, jumlah protein ragi tersebut tergantung dari jenis bahan penyusun. Ragi mengandung beberapa macam spesies fungi yang bergabung dan bekerja sama dalam proses fermentasi alkohol. Mikroorganisme tersebut yang membantu dalam pembuatan tempe, roti, arak, dan kecap. Beberapa jenis mikroorganisme yang terdapat dalam ragi adalah Chlamydomucor oryzae, Rhizopus

oryzae,

Mucor

sp,

Candida

sp,

Saccharomyces

cerevisiae,

Saccharomyces verdomanii, dan lain-lain. Ragi berkembang biak dengan suatu proses yang dikenal dengan istilah pertunasan, yang menyebabkan terjadinya peragian. Peragian adalah istilah umum yang mencangkup perubahan gelembung udara dan yang bukan gelembung udara (aerobic dan anaerobic) yang disebabkan oleh mikroorganisme. Ragi terdiri dari sejumlah kecil enzym, termasuk protease, lipase, invertase, maltase dan zymase.

Enzym yang penting dalam ragi adalah invertase, maltase dan zymase. Enzym invertase dalam ragi bertanggung jawab terhadap awal aktivitas fermentasi. Enzym ini mengubah gula (sukrosa) yang terlarut dalam air menjadi gula sederhana yang terdiri atas glokosa dan fruktosa. Kualitas ragi berbeda satu dengan yang lainnya, hal ini tergantung pada jenis sel induk raginya (strain), kualitas media pengembangbiakan (mutu molase), dan kemajuan teknologi produksi. Macam-macam bentuk ragi: 1. Ragi cair (liquid yeast) diproduksi dari yeast cream yang berlangsung pada tahap proses industri (mengandung 15– 20% materi kering). Ragi cair ini terutama digunakan oleh bakery skala industri dengan proses otomatis. Pengukuran secara otomatis membutuhkan peralatan tambahan khusus dan untuk penyimpanandibutuhkan suhu 4oC─6OC dengan umur simpan hanya 2 minggu. 2. Ragi basah (compressed atau fresh yeast) Ragi jenis ini adalah yeast cream yang dikeringkan dan dipadatkan sehingga mengandung 28-35% materi kering, berbentuk blok-blok persegi, dan harus disimpan pada suhu 2OC─6OC, dengan umur kadaluarsa hanya 2-3 minggu. Produk ini hanya mengandung 70% air, oleh karena itu ragi harus disimpan pada temperatur rendah dan merata untuk mencegah hilangnya daya pembentuk gas. Makin dekat temperatur penyimpanan dengan 0oC, maka makin lama ragi itu bisa disimpan tanpa mengalami perubahan yang nyata. Dari hasil penelitian efek penyimpanan ragi basah selama 3 bulan paling baik pada suhu -10oC. Pada suhu tersebut ragi tidak membeku. Ragi basah biasanya dikemas dengan berat 500 gram, dan dibungkus dengan kertas lilin. Kelebihan penggunaan ragi basah adalah harganya relatif murah (karena sebagian besar terdiri dari air saja), dan dapat dipergunakan dalam banyak aplikasi (resep).Sedangkan kekurangannya adalah sensitif terhadap kelembapan (humidity): suhu dan cuaca hangat seperti negara Indonesia yang tropis. Ragi ini juga memerlukan kondisi peyimpanan pada suhu rendah (2OC─6OC) yang menyebabkan kesulitan dalam pendistribusiannya, akan tetapi, ragi bisa tahan 48 jam pada suhu ruangan.

3. Ragi kering aktif (active dry yeast, ADY) adalah ragi yang terbuat dari yeast cream yang dipanaskan dan dikeringkan hingga didapatkan 92-93% bahan kering. Ragi ini berbentuk butiran kering (granular form). Dalam aplikasi penggunaannya harus dilarutkan dengan air hangat (dehidrated) sebelum dicampurkan dengan tepung terigu dan bahan lainnya ke dalam mixer. Penyimpanan bisa dalam suhu ruang (selama jauh dari panas dan lembab). Umur kedaluarsanya mencapai 2 tahun dalam kemasannya. Pengeringannya dengan temperatur tinggi akan mematikan sekitar 25% lapisan luar sel ragi,sehingga membentuk lapisan sel pelindung yang dapat melindungi sel aktif. Kelebihan menggunakan ragi kering aktif adalah meringankan biaya transportasi, dan penyimpanannya tidak sulit (suhu ruang). Sedangkan kekurangannya adalah memerlukan proses rehidrasi dengan air hangat (35OC─38OC) dan proses tersebut memerlukan waktu sekitar 15 menit. Faktor konversinya adalah 1 kg ragi kering aktif sama dengan 2,5 - 3 kg ragi basah dengan ditambah air 1.5 liter. 4. Ragi kering instan (instantdry yeast, IDY). Dibuat dari ragi yang dipanaskan dan lalu dikeringkan hingga mengandung 94% – 95% materi kering dengan jumlah sel ragi 105-107 per gram ragi, berbentuk vermicelli (seperti potongan pasta yang sangat pendek), mendekati butiran kecil yang halus. Di negara-negara tropis lebih aman memakai ragi instan. Aplikasinya tanpa dilarutkan terlebih dahulu, dapat langsung dicampurkan dalam tepung, dikemas dalam kemasan tanpa udara (vacuum packed) dan memiliki umur kadaluarsa 2 tahun dalam kemasannya. Kelebihan lain dari pada ragi instan ini adalah menghasilkan fermentasi yang lebih konsisten, dan penyimpanan yang sangat mudah (pada suhu ruang normal). 5. Ragi beku (frozen yeast). Ragi ini mengandung 90% materi kering yang didinginkan pada suhu ekstrim setelah dikeringkan (frozen). Aktifitas ragi ini menjadi lambat selama pengadukan (mixing), sehingga dapat dihasilkan tingkat stabilitas adonan yang tinggi. Ragi ini biasanya khusus untuk pembuatan adonan roti

melalui proses frozen dough. Memiliki umur kadaluarsa 2 tahun bila disimpan pada freezer suhu -18 derajat celcius. Jangan membekukan kembali

ragi

yang

telah

di

thawing

(dilunakkan).

Ragi

ini

mengkombinasikan keunggulan dari ragi basah dan ragi instan. Ragi ini juga memberikan start up lebih cepat serta memiliki stabilitas dan konsistensi untuk mengoptimalkan fermentasi, ragi ini mudah digunakan karena bentuknya

yang

free

thawing,

sehingga

memberikan

kemudahan

pengukuran, keakuratan, hemat waktu, dan meminimalkan kesalahan dalam pembuatan roti. Fungsi ragi adalah:

1) Leavening agent (pengembang adonan), ragi mengkomsi gula dan mengubahnya menjadi gas karbon dioksida (CO2), sehingga adonan mengembang.

2) Memproses gluten (protein pada tepung) sehingga dapat membentuk jaringan yang dapat menahan gas tersebut (maturating the doughgluten structure).

3) Menghasilkan flavour (aroma dan rasa) pada roti karena selama fermentasi ragi juga menghasilkan sejenis etanol yang menghasilkan aroma khusus. Pertumbuhan dan daya fermentasi ragi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah keberadaan gula yang dapat difermentasi, pH, suhu, tekanan osmosis serta bahan-bahan penghambat dan pemicu fermentasi. Suhu ideal untuk menyimpan ragi agar tetap mempunyai aktivitas yang baik adalah 2oC─5oC. Salah satu pengaruh temperatur pada ragi yakni berbau tidak enak. Pertumbuhan yang baik (temperatur yang cocok untuk fermentasi dan proofing) memiliki ciri sebagai berikut: 1. Agak sedikit lengket. 2. Butir-butirnya lembek 3. Warnanya cokelat gelap (tua) 4. Beremah

Ciri-ciri ragi yang sudah rusak yaitu: 1. Berbau tidak enak 2. Kalau diraba agak terasa hangat 3. Kering 4. Berwarna cerah 5. Berbau sedap seperti buah apel yang masak. Ciri-ciri dari ragi yang kondisinya kurang baik yaitu: 1. Berwarna krem, butir-butir kecil dan bersih. 2. Apabila diraba terasa dingin. 3. Yeast atau ragi harus selalu dalam kondisi yang baik agar dapat bekerja secara efisien. Enzim dalam Ragi Ragi merupakan sumber penting penyedia enzim. Enzim dihasilkan oleh sel-sel yang hidup, baik hewani ataupun nabati. Bila enzim diberikan pada campuran organik tertentu, biasanya kegiatan akan meningkat, walaupun tidak cenderung memisahkannya. Enzim hanya aktif dalam larutan. Enzim sangat peka terhadap panas dan pH. Ragi terdiri dari sejumlah enzim, termasuk protease, lipase, invertase, maltase, dan zymase. Enzim yang penting dalam ragi ialah invertase, maltase, dan zymase. a. Protase. Protase dapat melemahkan protein tepung sehingga dapat menyebabkan terjadinya berbagai perubahan pada susunan dan sifat-sifat adonan. Walaupun begitu protease dalam ragi segar yang normal adalah enzim intracelluar, enzim yang tidak sanggup menembus selaput sel. b. Lipase Enzim ini kelihatan intracellular dan aktif pada lemak yang terdapat di dalam ragi, terutama selama terjadinya proses persporaan (sporalation). Lemak ini tersedia untuk sel selama proses pematangan spora biak. Lipase dari beberapa jenis ragi dapat menembus melalui selaput sel.

c. Invertase Pada kebanyakan jenis ragi, intervase adalah enzim intracelluler. Intervase mengubah sakarose, gula tebu, yang masuk kedalam dinding sel menjadi glukose dan fruktose, yaitu gula sederhana. Gula ini akan meresap menembus selaput. d. Maltase Enzim ini terdapat dalam ragi, memisahkan gula maltose menjadi dua bagian dextrose. e. Zymase Zymase adalah enzim yang pada akhirnya akan menyebabkan peragian gula dalam adonan oleh ragi. Zymase meliputi sekelompok enzim. Enzim ini dalam produksi roti, jamur dan bakteri tertentu juga dapat menghasilkan alkohol. Namun demikian ragi merupakan bahan yang paling tepat guna dan berhasil. Ragi Alami Ragi alami adalah mikroorganisme dari bahan-bahan alami yang didapatkan dari hasil fermentasi tanpa memerlukan bahan tambahan buatan. Mikroorganisme dalam

bahan-bahan

karbondioksida,

aroma

alami

menggunakan

alkohol,

dan

glukosa

asam-asam

serta

memproduksi

organik.

menggunakan

mikroorganisme bermanfaat yang berasal dari bahan-bahan alami. Manfaat dengan menggunakan ragi alami dalam adonana adalah: 1. Mudah dicerna. Selama proses fermentasi, berbagai mikroorganisme mengubah senyawa pada roti menjadi senyawa sederhana yang mudah dicerna. 2. Membentuk tekstur yang empuk. Berbagai macam mikroorganisme dapat menghasilkan pelembab seperti trehalose yang dapat menghambat retrogradasi pati pada roti sehingga keempukan roti menjadi lebih tahan lama. 3. Umur simpan yang panjang tanpa pengawet. Berbagai mikroorganisme keasaman dan menghasilkan senyawa antibakteri pada adonan sehingga roti dapat disimpan lebih lama.

4. Kaya akan rasa dan aroma. Selama proses fermentasi, berbagai metabolit dari mikrooganisme memberikan rasa dan aroma yang unik dan beragam. 5. Menyehatkan. Selama proses fermentasi banyak enzim-enzim bermanfaat yang baik untuk kesehatan dihasilkan. Para ahli telah melaporkan bahwa mikroorganisme-mikroorganisme dalam roti yang difermentasi secara alami sangat efektif sebagai antikolesterol, antikanker, dan antioksidan. Prinsip Ragi Proses ragi alami difermentasi, ini merupakan metode untuk menangkap mikroorganisme yang efektif seperti yeast, bakteri asam laktat untuk membuat roti. Pertama-tama siapkan toples yang telah disterilisasi, air, dan beberapa bahan yang mengandung gula atau karbohidrat seperti sukrosa pada buah, sayur, dan tepung. Kemudian letakkan bahan-bahan tersebut di toples, simpan pada suhu ruang (25-27 oC) selama beberapa hari. Mikroorganisme di permukaan buah akan mulai tumbuh dan mengkonsumsi gula. Selama fermentasi, bakteri yang memiliki pertumbuhan paling cepat akan tumbuh pertama kali, pada saat itu jika ragi berasal dari pati makan akan dipecah menjadi molekul gula oleh bakteri. Selama pertumbuhan bakteri asam laktat tersebut pH akan menurun sehingga bakteri umum lainnya tidak dapat tumbuh, tapi yeast tetap dapat tumbuh pada kondisi pH rendah dan yeast tersebut menghasilkan karbondioksida dan alcohol. Berdasarkan teori, yeast tumbuh dengan baik pada kondisi aerobic (ada oksigen), tapi kondisi anaerobic (tak ada oksigen) dianjurkan pada proses pembuatan ragi karena jika yeast ditumbuhkan secara aerobic memungkinkan terjadinya kontaminasi. Ragi sebaiknya di simpan pada suhu yang tetap karena jika suhu fluktuatif mikrobia menjadi stress. Kebutuhan gula juga harus tercukupi selama proses fermentasi. Jika gula tidak cukup, bakteri yang berbahaya akan tumbuh dan yeast akan melemah. Beberapa olahan makanan yang kita konsumsi selama ini ternyata memang merupakan hasil karya dari penerapan bioteknologi. Jika kita menelisik lebih dalam bagaimana bahan pangan itu diproduksi, kita akan menemukan peran beberapa mikroorganisme di dalamnya. Berikut pemaparan lanjut mengenai

contoh bioteknologi pangan dan peran mikroorganisme yang berperan dalam proses produksinya tersebut. 1. Tempe Tempe merupakan salah satu contoh produk bioteknologi konvensional yang sudah dikenal luas di masyarakat kita. Tempe diproduksi dari proses fermentasi kedelai menggunakan jamur-jamur dari genus Rhizoporus, misalnya R. oligosporus, R. stoloniferus, dan R. oryzae. Tempe adalah lauk dengan protein tinggi. Selain itu, ia juga sangat mudah dicerna oleh tubuh. Mudahnya pencernaan tempe oleh tubuh disebabkan karena dalam produksi tempe, jamur Rhizopus menghasilkan enzim protease dan enzim lipase. Enzim protease berfungsi untuk mendegradasi protein menjadi asam amino, sedangkan enzim lipase menguraikan lemak menjadi asam lemak. Baik asam amino atau asam lemak, keduanya merupakan senyawa sederhana yang mudah diserap tubuh. 2. Oncom Selain tempe, oncom juga merupakan contoh produk bioteknologi pangan yang sudah diterapkan nenek moyang kita sejak lama. Oncom terbuat dari ampas tahu yang difermentasi menggunakan jamur Neurospora sitophila. Jamur Neurospora sitophila menghasilkan zat warna merah dan bisa menjadi pewarna alami dalam oncom. Selain itu, ia juga dapat menghasilkan enzim amilase, lipase, dan enzim protease selama fermentasi. Karena produksi enzim-enzim tersebut, dinding sel dari bahan yang difermentasi menjadi lebih lunak dan empuk. 3. Roti Dalam proses produksi roti, teknik fermentasi juga diterapkan untuk membuat adonan tepung jadi mengembang. Fermentasi umumnya dilakukan melalui penambahan ragi yang mengandung jamur Saccharomyces cerevisiae pada adonan. Jamur tersebut akan menggunakan glukosa dalam tepung roti sebagai tempatnya untuk memproduksi karbondioksida. Karbondioksida yang

terbentuk kemudian terperangkap dalam roti dan membuat adonan roti mengembang dan bertekstur ringan. 4. Nata de Coco Nata de coco adalah contoh produk bioteknologi pangan yang dihasilkan dari fermentasi air kelapa. Fermentasi dalam pembuatan nata de coco umumnya dilakukan oleh bakteri Acetobacter xylinum. Bakteri tersebut mengubah glukosa dan fruktosa yang terdapat dalam air kelapa menjadi polisakarida atau selulosa. 5. Tapai Tapai adalah produk penerapan bioteknologi yang dihasilkan dari fermentasi bahan-bahan yang mengandung karbohidrat, seperti beras ketan, singkong, atau pisang. Fermentasi dalam produksi tape umumnya dilakukan oleh Saccharoyces cerevisiae, jamur yang sama seperti dalam produksi roti. Jamur ini melakukan hidrolisis karbohidrat dalam kondisi anaerob, kemudian mengubahnya menjadi alkohol dan karbondioksida.Rumus reaksi dari proses fermentasi tapai adalah sebagai berikut: C6H12O6 ---> 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP 6. Bir Sama seperti tapai dan roti, bir juga merupakan produk bioteknologi pangan yang memanfaatkan jamur Saccharomyces cerevisiae dalam proses produksinya. Substrat yang difermentasi dalam produksi bir berasal dari tumbuhan barley atau tumbuhan sejenis gandum. Maltosa dalam biji barley diubah menjadi glukosa kemudian menjadi alkohol selama 5-14 hari oleh jamur ini. Kandungan alkohol dalam bir umumnya berkisar antara 3-5%.

7. Minuman Anggur Anggur (wine) dibuat dari fermentasi sari buah anggur yang dilakukan oleh jamur Saccharomyces cerevisiae. Produk anggur bisa dibedakan menjadi beberapa

jenis. Pengelompokan tersebut lazimnya dipengaruhi oleh jenis buah anggur yang diproses, perubahan selama fermentasi, serta lama dan cara penyimpanannya. Faktor-faktor tersebut akan mempengaruhi komposisi asam dan senyawa aromatik organik yang terkandung dalam anggur. Produk bioteknologi pangan ini umumnya mengandung 10-15% alkohol. 8. Yoghurt Yogurt merupakan produk olahan susu yang dibuat melalui fermentasi bakteri asam laktat. Umumnya, bakteri asam laktat yang digunakan dalam pembuatan produk bioteknologi satu ini adalah Lactobacillus bulgaris, Streptococcus lactis, atau Streptococcus thermophilus. Fermentasi mengubah laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Kondisi asam yang tercipta setelah fermentasi membuat susu mengalami pendadihan. Dadih inilah yang kemudian dikumpulkan dan ditampung menjadi yogurt yang biasa kita konsumsi sehari-hari. 9. Keju Sama seperti yogurt, keju juga merupakan produk olahan susu yang diproduksi melalui penerapan bioteknologi pangan. Keju dibuat melalui fermentasi susu oleh bakteri asam laktat seperti Lactobacillus bulgarius dan Streptococcus thermophillus. Dalam produksi keju, bahan baku berupa susu diubah menjadi asam laktat melalui proses pemanasan terlebih dahulu agar semua bakteri mati. Setelah itu, enzim renin yang diperoleh dari usus hewan memamah biak ditambahkan untuk membuat susu menggumpal. Gumpalan susu inilah yang kemudian diperas dan dipadatkan sehingga membentuk keju. 10. Sauerkraut atau Acar Bakteri asam laktat juga digunakan dalam produksi pengawetan sayur dan buah menjadi sauerkraut atau acar. Lactobacillus casei, Lactobacillus brevis, dan Lactobacillus cremoris mengubah susunan kimia dalam substrat sayur dan buah menjadi asam sehingga lebih awet dan memiliki cita rasa yang khas.

11. Tauco Tauco adalah produk bioteknologi pangan yang dibuat dari fermentasi biji kedelai. Fermentasi dalam produksi tauco melalui 2 tahapan melibatkan 2 mikroorganisme yang berbeda, yaitu jamur dan bakteri. Fermentasi tahap pertama dilakukan oleh jamur Aspergillus oryzae dan Rhizopus oligosporus sehingga berjalan seperti pada pembuatan tempe. Sedangkan fermentasi tahap kedua dilakukan oleh bakteri-bakteri yang tahan terhadap kondisi salinitas tinggi seperti Laktobacillus delbruckii, Hansenulla sp., dan Zygosaccharomyces soyae. 12. Kecap Proses produksi kecap hampir sama dengan proses produksi tauco. Kecap diproduksi dengan melibatkan kerja jamur Aspergillus oryzae dan Aspergillus soyae, serta bakteri asam laktat. Peranan bakteri asam laktat sangan membantu dalam pembentukan aroma dan rasa khas kecap. Dalam hal ini, enzim protease juga memegan peran penting dari kualitas kecap yang nantinya dihasilkan. 13. Terasi Terasi ternyata juga merupakan produk bioteknologi pangan. Ia diproduksi melalui proses fermentasi udang atau ikan. Mikroorganisme yang terlibat di fermentasi ini, antara lain Bacillus, Lactobacillus, Pediococcus, Brevibacterium dan Corynebacterium. Fermentasi mengubah udang dan ikan menjadi pasta merah kecoklatan beraroma khas yang siap dicetak. 14. Cuka Cuka dihasilkan dari oksidasi etanol yang dilakukan bakteri Acetobacter. Etanol yang digunakan sebagai bahan baku cuka bisa diperoleh dari anggur, bir, sari tebu, atau sari buah apel. Sifat cuka sangat asam sehingga harus diencerkan lebih dulu sebelum digunakan. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses oksidasi pembuatan cuka adalah sebagai berikut: C2H5OH + O2 ---> CH3COOH + H2O + Energi

15. Tempe Bongkrek Tempe bongkrek merupakan produk bioteknologi pangan yang diperoleh melalui fermentasi bungkil kelapa (limbah pengolahan minyak kelapa). Fermentasi bungkil kelapa umumnya dilakukan oleh bakteri Pseudomonas cocovenenans. Tempe bongkrek akan bersifat racun bila terjadi kontaminasi oleh bakteri Burkholderia cocovenenans dalam proses pembuatannya. Efek racun bakteri ini akan membuat terganggunya sistem pernafasan, bahkan hingga menyebabkan kematian. Efek inilah yang bisa menjadi contoh dampak bioteknologi pangan yang harus diwaspadai.

DAFTAR PUSTAKA http://abipbu6.blogspot.com/2011/04/ragi.html. https://yalun.wordpress.com/2008/12/14/bagaimana-mikroorganisme-bisa menghasilkan-alkohol/.

KOENZIM

Oleh: Atika Kharunnisa

1807112022

Fujian Ratu

1807113112

Ryo Malvin

1807113093

Safitra Herlina

1807113337

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2019

KOENZIM A. Teori Koenzim Koenzim adalah senyawa organik yang berasosiasi dengan apoenzim dan bersifat sesaat (tidak permanen), biasanya berlangsung pada saat katalisis. Secara katalitik koenzim bersifat tidak aktif, sehingga dapat disebut kosubstrat. Koenzim mudah dipisahkan secara dialisis. Selanjutnya, koenzim yang sama dapat menjadi kofaktor pada enzim yang berbeda. Pada umumnya, koenzim tidak hanya membantu enzim memecah substrat tetapi juga bertindak sebagai aseptor sementara untuk produk yang terjadi. Kebanyakan komponen kimia koenzim merupakan derivat dari vitamin B. Bentuk koenzim aktif dari Vitamin B1 (tiamin) adalah Tiamin Pirofosfat (TPP). TPP memegang peranan penting dalam transformasi energi, konduksi membran, dan saraf serta dalam sintesis pentosa. Riboflavin (Vitamin B2) terutama berfungsi sebagai komponen koenzim FAD dan Flavin Adenin Mononukleotida (FMN). FMN dan FAD bertindak sebagai gugus prostetik pada enzim Oksidoreduktase. Niasin (Vitamin B3) berfungsi sebagai komponen koenzim Nikotinamida Adenin Dinukleotida (NAD) dan Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat (NADP), yang berada di semua sel dan berperan sebagai kofaktor berbagai oksidoreduktase yang terlibat dalam glikolisis, metabolisme asam lemak, dan respirasi sel. Asam pantotenat (Vitamin B5) merupakan prekursor dari koenzim dari Ko-A dan acyl carier protein (ACP). Pada keadaan difosforilasi, vitamin B6 (piridoksal) berperan sebagai koenzim berupa piridoksal fosfat (PLP) dan piridoksamin fosfat (PMP) dalam berbagai reaksi transaminasi. Koenzim derivat dari vitamin B12 (kobalamin) yang aktif adalah metilkobalamin dan deoksiadenosil-kobalamin. Ditinjau dari fungsinya, dikenal adanya koenzim yang berperan pada reaksi oksidasi-reduksi dan sebagai pemindah gugus. Semua enzim oksidoreduktase memerlukan koenzim. Koenzim yang penting untuk reaksi redoks adalah NAD dan NADP, FMN dan FAD serta asam lipoat. NAD dan NADP merupakan

koenzim dehidrogenase. Koenzim ini mentranspot ion hidrida dan selalu bekerja dalam bentuk larut. Sebagian besar koenzim FMN dan FAD terikat erat pada enzim. Kedua koenzim ini serupa dan dapat dijumpai pada reaksi-reaksi dengan koenzim dehidrogenase, oksidase, dan monooksigenase. Asam lipoat terutama berperan pada dekarboksilasi oksidatif asam 2-keto. Koenzim memiliki hubungan dengan beberapa vitamin. Hal itu karena koenzim adalah molekul organik kecil, tahan terhadap panas yang mudah terdisosiasi dan dapat dipisahkan dari enzimnya dengan cara dialisis. Contoh: NAD, NADP, ATP. Vitamin adalah golongan senyawa kimia yang terdapat dalam jumlah kecil makanan. Akan tetapi, mempunyai arti penting, sebab jika kekurangan vitamin maka akan menimbulkan penyakit seperti beri-beri, skorbut, rabun senja, dan lain-lain. Hubungan keduanya adalah beberapa koenzim mempunyai struktur yang mirip dengan vitamin tertentu. Pada koenzim tertentu molekul vitamin menjadi bagian dari molekul tersebut. Salah satunya yaitu Niasin. Niasin adalah nama vitamin yang beberapa molekul nikotinamida/asam nikotinat. Niasin terdapat dalam jaringan hewan maupun tumbuhan. Daging adalah bahan makanan yang mengandung banyak niasin. Molekul nikotinamida terdapat sebagai bagian dari molekul NAD+ atau NADP+ yang merupakan koenzim penting dalam metabolisme sel. Sejalan dengan itu, koenzim dapat diklasifikasikan berdasakan gugus yang pemindahannya dipermudah oleh koenzim tersebut, yaitu: 1. Koenzim pemindah gugus bukan hidrogen/Group Transferring coenzymes (Gula fosfat, KoA-SH, TPP, PLP, Koenzim folat, Biotin, Koenzim kobamida (B12), Asam lipoat,) a) Nucleoside phosphate : sebagai energy conservation dan dihasilkan dari energy coupling sehingga proses endergonik dapat berlangsung b) Coenzyme A: residu asil diaktifkan dengan cara transfer kepada koenzim A. c) Thiamine diphosphate (TPP): mampu mengaktifkan aldehid dan keton sebagai gugus hidroksialkil dan dilepaskan ke molekul lain

d) Piridoksal fosfat: merupakan koenzim penting dalam metabolisme protein dan terlibat dalam reaksi asama amino seperti dekarboksilasi dan dehidrasi. e) Biotin: koenzim dari karboksilase. f) Tetrahidrofolat (THF): koenzim yang mampu mentransfer residu C1 dalam bentuk oksidasi berbeda. THF berasal dari vitamin asam folat dengan proses hidrogenasi ganda dari cincin pterin heterosiklik. g) Cobalamins: merupakan bentuk kompleks dari kebanyakan koenzim. h) Metilkobalamin: koenzim bagi metiltransferase dan sintesis metionin dari homosistein. i) Adenosilkobalamin: koenzim bagi isomerase. 2. Koenzim pemindah gugus hidrogen/Redox Coenzyme (NAD+, NADP+, FMN, FAD, Asam lipoat, Koenzim Q). a) NAD+ dan NADP+ : merupakan koenzim bagi enzim dehidrogenase. b) FMN dan FAD : juga merupakan pembawa elektron dan memiliki struktur kimia yang berkaitan. Kedua koenzim ini memiliki unit flavin mononukleotida sebagai sisi reaktif. Koenzim ini ditemukan pada dehidrogenase, oksidase, dan monooksigenase c) Ubikuinon (Coenzyme Q) : berfungsi mentrasfer elektron pada rantai respirasi. d) L-ascorbic acid (Vitamin C) : merupakan agen pereduksi kuat; kofaktor esensial bagi monooksigenase dan dioksigenase e) Iron-sulfur clusters : sebagai gugus prostetik dalam oksidoreduktase, liase dan enzim lainnya f) Koenzim heme : fungsi redoks pada rantai respirasi, monooksigenase dan peroksidase

Koenzim pemindah gugus dan gugus yang dipindahkan serta contoh enzimnya terdapat pada Tabel 5. Tabel 5. Koenzim pemindah gugus dan gugus yang dipindahkan

Koenzim dapat dianggap sebagai substrat sekunder, berdasarkan dua alasan penting, yaitu: 1. Perubahan kimia di dalam koenzim terjadi dengan mengimbangi perubahan kimia yang berlangsung di dalam substrat. Sebagai contoh, dalam reaksi oksidoreduksi, jika satu molekul substrat dioksidasi, satu molekul koenzim akan direduksi. 2. Aspek reaksi katalisis dengan koenzim mempunyai makna fisiologik mendasar yang lebih besar. Sebagai contoh, peran penting kemampuan otot yang bekerja secara anaerob untuk mengubah piruvat menjadi laktat tidak terletak pada piruvat ataupun laktat. Reaksi tersebut semata-mata bertujuan mengoksidasi koenzin NADH yang tereduksi menjadi NAD+. Proses tersebut merupakan proses regenerasi NAD+ . Tanpa NAD+, glikolisis tidak dapat berlanjut dan sintesis ATP anaerob (dan dengan demikian, aktivitas kerjanya) akan terhenti. Pada keadaan anaerob, reduksi piruvat menjadi laktat menghasilkan oksidasi ulang NADH dan memungkinkan sintesis ATP. Ion metal merupakan salah satu bentuk kofaktor yang diperlukan untuk aktivitas enzim tertentu. Ion metal tersebut membentuk ikatan koordinasi (coordination bond) dengan rantai spesifik pada tempat aktif dan pada saat yang sama membentuk satu atau lebih ikatan koordinasi pula dengan substrat. Ikatan koordinasi adalah suatu ikatan kovalen khusus antara oksigen dan nitrogen dengan ion metal tertentu. Adanya ikatan tersebut akan membantu polarisasi di dalam substrat, sehingga dapat dipecah oleh enzim. Berikut disajikan contoh ion logam pada aktivitas enzim pada Tabel 6.

Tabel 6. Contoh ion logam pada aktivitas enzim

Berdasarkan uraian di atas, secara umum kofaktor mempunyai peran sebagai berikut: 1. Kofaktor berperan melengkapi struktur tempat aktif atau memodifikasi tempat aktif sedemikian rupa sehingga substrat dapat melekat. 2. Kofaktor bereaksi sebagai donor elektron atau donor atom bagi substrat. 3. Kofaktor dapat bertindak sebagai resipien sementara dari produk suatu reaksi, atau elektron maupun proton yang selanjutnya dapat kembali ke bentuk semula setelah reaksi selesai. 4. Kofaktor bersama dengan residu tertentu pada tempat aktif dapat mempolarisasi molekul substrat sehingga mudah mengalami perubahan pada proses katalitik. Koenzim juga berperan penting dalam aktivator enzim. Hal ini dikarenakan beberapa enzim tidak memerlukan komponen tambahan untuk mencapai aktivitas penuhnya. Namun beberapa memerlukan pula molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk berikatan dengan substrat sehingga enzim menjadi aktif. Kofaktor dapat berupa aktivator zat anorganik (contohnya ion logam Mg2+, Cu+, Mn2+ dan kluster besi sulfur) ataupun zat organik (contohnya flavin dan heme). Kofaktor zat organik dapat berupa gugus prostetik yang mengikat dengan kuat, ataupun koenzim, yang akan melepaskan diri dari tapak aktif enzim ketika reaksi.

Enzim yang memerlukan kofaktor namun tidak terdapat kofaktor yang terikat dengannya disebut sebagai apoenzim ataupun apoprotein. Apoenzim beserta dengan kofaktornya disebut holoenzim (bentuk aktif). Kebanyakan kofaktor tidak terikat secara kovalen dengan enzim, tetapi terikat dengan kuat. Namun, gugus prostetik organik dapat pula terikat secara kovalen (contohnya tiamin pirofosfat (TPP) pada enzim piruvat dehidrogenase). Istilah holoenzim juga dapat digunakan untuk merujuk pada enzim yang mengandung subunit protein berganda, seperti DNA polimerase. Pada kasus ini, holoenzim adalah kompleks lengkap yang mengandung seluruh subunit yang diperlukan agar menjadi aktif. Contoh enzim yang mengandung kofaktor adalah karbonat anhidrase, dengan kofaktor seng terikat sebagai bagian dari tapak aktifnya. Koenzim adalah kofaktor berupa molekul organik kecil yang mentranspor gugus kimia atau elektron dari satu enzim ke enzim lainnya. Contoh koenzim mencakup NADH, NADPH dan adenosin trifosfat. Gugus kimiawi yang dibawa mencakup ion hidrida (H–) yang dibawa oleh NAD atau NADP+, gugus asetil yang dibawa oleh koenzim A, formil, metenil, ataupun gugus metil yang dibawa oleh asam folat, dan gugus metil yang dibawa oleh S-adenosilmetionin. Beberapa koenzim seperti riboflavin, tiamin, dan asam folat adalah vitamin. Karena koenzim secara kimiawi berubah oleh aksi enzim, sehingga dapat dikatakan koenzim merupakan substrat yang khusus, ataupun substrat sekunder. Sebagai contoh, sekitar 700 enzim diketahui menggunakan koenzim NADH. Regenerasi serta pemeliharaan konsentrasi koenzim terjadi dalam sel. Contohnya NADPH diregenerasi melalui lintasan pentosa fosfat, dan S-adenosilmetionin melalui metionin adenosiltransferase.

DAFTAR PUSTAKA Susanti, R., Fidia Febriana. 2017. Teknologi Enzim. Yogyakarta: CV ANDI OFFSET. http://biologibig.blogspot.com/2012/12/enzim-dan-koenzim.html http://repository.unimal.ac.id/2595/1/ENZIM%2C%20KOENZIM%20%26%20K OFAKTOR. pptx

Proses Metabolisme dari Sukrosa Menjadi Asam Oksalat

Oleh: Atika Khairunnisa

1807112022

Fujian Ratu

1807113112

Ryo Malvin

1807113093

Safitra Herlina

1807113337

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2019

DISAKARIDA Disakarida adalah suatu oligosakarida yang paling banyak terdapat di alam. Oligosakarida merupakan polimer dengan derajat polimerisasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut sakarida. Disakarida merupakan kelompok karbohidrat yang tersusun dari dua unit monosakarida. Unit monosakarida penyusun disakarida itu dapat berasal dari unit yang sama atau berbeda. Ikatan antara unit monosakarida dalam pembentukan disakarida disebut ikatan glikosida. Salah satu contoh reaksi pembentukan disakarida adalah sebagai berikut : C6H12O6 + C6H12O6 (monosakarida)

C12H22O12 + H2O (disakarida)

Dalam reaksi tersebut di atas terjadi pelepasan air. Beberapa jenis disakarida yang penting adalah laktosa, sukrosa, dan maltosa.

Sukrosa Sukrosa adalah disakarida yang dibentuk dari unit monosakarida yang berbeda yaitu antara satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Antara kedua unitmonosakarida tersebut diikat dengan ikatan α-1, β-2 glikosida. Sukrosa tidak mempunyai sifat reduksi karena sukrosa dibentuk dari gugus reduksi masing-masing unit monosakrida penyusunnya. Sukrosa banyak ditemukan dalam tanaman. Sumber yang kaya sukrosa adalah tebu, bit, dan wortel. Hasil samping pengekstrasi sukrosa baik dari tebu ataupun bit adalah molase. Molase ini berwarna gelap, cairannya pekat (20 - 30 persen), dan dengan proses kristalisasi

tidak dapat diubah lebih lanjut menjadi sukrosa karena adanya gula reduksi dan kotoran non gula. Sukrosa (gula meja) terdapat dalam tumbuh-tumbuhan, dimana mereka disintesis dari D-glukosa dan D-fruktosa (gambar 3). Suatu ikatan glikosidik anatara C-1 anomerik dari α-D-glukosa dan C-2 anomerik dari β-D- fruktosa menghubungkan

kedua

monosakarida

melalui

suatu

jembatan

oksigen,

menghasilkan suatu ikatan α-(1,2).

PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT Sekilas tentang metabolisme, lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori: 1.

Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh.Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.

2.

Lintasan katabolik (pemecahan)

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif. 3.

Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik.Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat (Siklus Kreb). Karbohidrat, lipid dan protein sebagai makanan sumber energi harus dicerna

menjadi

molekul-molekul

berukuran

kecil

agar

dapat

diserap.Semua hasil pencernaan di atas diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat dan dihasilkan energi berupa adenosin trifosfat (ATP) dengan produk buangan karbondioksida (CO2). Tahapan Metabolime Karbohidrat dibagi menjadi 4, yaitu : 1.

Glikolisis

2.

Dekarboksilasi oksidasi (reaksi junction)

3.

Siklus Krebs (TCA)

4.

Transfer electron

1. Glikolisis

Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa (gula) pada tingkat sel. Pada proses glikolisis, glukosa dipecah secara sistematis menjadi asam piruvat dan energi dalam bentuk NADH dan ATP.Energi yang dihasilkan akan digunakan pada proses respirasi seluler selanjutnya. Glikolisis ini termasuk salah satu tahap respirasi seluler. Respirasi seluler adalah reaksi katabolisme karbohidrat di dalam sel hidup.Tahapan respirasi seluler terdiri dari glikolisis, oksidasi piruvat, siklus Krebs dan transpor elektron.

Reaksi kimia glikolisis dapat terjadi secara aerob (membutuhkan oksigen) maupun anaerob (tanpa oksigen). Di dalam reaksi biokimia ini dibantu oleh enzim, ATP (Adenosin trifosfat) dan ADP (Adenosin difosfat).ATP dan ADP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lain. Glikolisis termasuk reaksi biokimia yang terjadi dalam setiap organisme baik uniseluler maupun multiseluler. Tahap glikolisis ini merujuk pada jalur Embden-MeyerhofParnus (EMP) yang merupakan bagian kecil dari metabolisme tubuh. Pengertian glikolisis secara harfiah adalah pemecahan glukosa. Kata glikolisis berasal dari kata glukosa yang berarti gula (C6H12O6) dan lisis yang berarti pemecahan. 10 Tahap Glikolisis Berikut adalah sepuluh tahap glikolisis dan produk yang dihasilkan dan enzim yang berperan pada setiap tahap. Tahap 1: Fosforilasi Glukosa oleh ATP Tahap pertama adalah fosforilasi glukosa atau penambahan gugus fosfat pada glukosa. Reaksi ini dibantu oleh enzim heksokinase yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi

glukosa

6-fosfat.

Proses glikolisis ini memerlukan satu molekul ATP dan diubah menjadi ADP karena pemisahan satu kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut: C6H12O6 + ATP + heksokinase → C6H11O6P1 + ADP Tahap 2: Produksi Fruktosa 6 Fosfat Tahap kedua adalah pembuatan fruktosa 6-fosfat. Proses glikolisis yang ke dua dibantu oleh enzim fosfoglukosaisomerase. Tahap ini mengubah produk dari tahap sebelumnya, yaitu glukosa 6-fosfat yang diubah menjadi fruktosa 6-fosfat. Fruktosa 6-fosfat merupakan isomer (Isomer adalah molekul yang berbeda dengan

rumus molekul yang sama tetapi susunan atomnya berbeda. Reaksi kimia tahap ini sebagai berikut: C6H11O6P1 + Enzim Phosphoglucoisomerase → C6H11O6P1 Tahap 3: Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap berikutnya, Fruktosa isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6difosfat dengan penambahan kelompok fosfat. Konversi ini dibantu oleh enzim fosfofruktokinase yang memanfaatkan satu molekul ATP. Reaksi ini diringkas sebagai berikut: C6H11O6P1 + enzim fosfofruktokinase + ATP → C6H10O6P2 Tahap 4: Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat Pada tahap keempat, enzim aldolase memisahkan Fruktosa 1, 6-difosfat menjadi dua molekul gula yang berbeda, keduanya isomer satu sama lain. Adapun gula yang terbentuk adalah gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksinya sebagai berikut: C6H10O6P2 + Enzim aldolase → C3H5O3P1 + C3H5O3P1 Tahap 5: interkonversi Dua Glukosa Fosfat dihidroksiaseton adalah molekul hidup pendek. Dibuat secara cepat, kemudian diubah menjadi fosfat gliseraldehida oleh enzim fosfat triose. Jadi dalam totalitas, tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul fosfat gliseraldehida. C3H5O3P1 + enzim fosfat triose → C3H5O3P1

Tahap 6: Pembentukan NADH & 1,3-Bifosfogliserat Tahap keenam melibatkan dua reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH dari NAD + dengan menggunakan enzim fosfat dehidrogenase triose dan kedua adalah penciptaan 1,3- asam bifosfogliserat dari dua molekul fosfat gliseraldehida yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah sebagai berikut: Enzim Fosfat dehidrogenase Triose + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH + 2 H + Enzim fosfat dehidrogenasi Triose + fosfat gliseraldehida + 2 (C3H5O3P1) + 2P → 2 molekul asam 1,3- Bifosfogliserat (C3H4O4P2) Tahap 7: Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam Tahap ketujuh melibatkan pembuatan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul asam 3-fosfogliserat dari reaksi fosfogliserokinase pada dua molekul asam 1,3-diphoshoglyceric yang dihasilkan dari tahap sebelumnya. C3H4O4P2 + 2ADP phosphoglycerokinase → C3H5O4P1 + 2ATP Tahap 8: Relokasi Atom Fosfor Tahap delapan adalah reaksi penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom fosfor dalam asam 3-fosfogliserat dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan menciptakan asam 2 - fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut: 2 molekul C3H5O4P1 + enzim fosfoogliseromutase → 2 molekul C3H5O4P1 Tahap 9: Menghilangkan Molekul Air Enzim enolase datang ke dalam untuk menghilangkan sebuah molekul air dari asam

2-fosfogliserat

untuk

membentuk

asam

yang

lain

yaitu

asam

fosfoenolpirupat (PEP). Reaksi ini mengubah kedua molekul asam 2-fosfogliserat yang terbentuk pada tahap sebelumnya. 2 molekul C3H5O4P1 + enzim enolase -> 2 molekul (PEP (C3H3O3P1) + H2O 2 Tahap 10: Pembentukan asam piruvat dan ATP Tahap ini menghasilkan dua molekul ATP dan dua molekul asam piruvat dengan bantuan enzim piruvatkinase pada dua molekul asam fosfoenolpiruvat dihasilkan pada tahap sebelumnya. Hal ini dimungkinkan setelah terjadi transfer dari atom fosfor dari asam fosfoenolpiruvat (PEP) untuk ADP. 2 molekul PEP (C3H3O3P1) + + 2ADP + enzim piruvatkinase → 2ATP + 2 molekul asam piruvat Dari semua tahap, sebagian besar melibatkan manipulasi kelompok fosfat dan atom fosfor yang dibantu berbagai enzim dalam sitoplasma. Enzim berfungsi sebagai katalis yang membuat reaksi bisa terjadi lebih cepat kemudian melepaskan diri. Tempat Terjadinya Glikolisis Glikolisis terjadi di protoplasma.Protoplasma adalah bagian hidup dari sebuah sel yang dikelilingi oleh membran plasma. Hasil Glikolisis Pada proses glikolisis, satu molekul glukosa akan dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat, dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) yang membawa elektron. Jadi, hasil akhir glikolisis adalah 2 molekul ATP dan 2 molekul piruvat. Namun, perlu diingat bahwa proses awal glikolisis (tahap pertama) memerlukan 2 molekul ATP. Oleh karena itu proses glikolisis hanya menghasilkan 2 molekul asam piruvat karena sebelumnya butuh (modal) 2 ATP.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Reaksi Dekarboksilasi Oksidatif ini mengambil tempat di intermembran mitokondria. Setelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mandapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C (2 C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif. Pertama-tama, molekul asam cuka yang dihasilkan reaksi glikolisis akan melepaskan satu gugus karboksilnya yang sudah teroksidasi sempurna dan mengandung sedikit energi, yaitu dalam bentuk molekul CO2. Setelah itu, 2 atom karbon yang tersisa dari piruvat akan dioksidasi menjadi asetat (bentuk ionisasi asam asetat). Selanjutnya, asetat akan mendapat transfer elektron dari NAD+ yang tereduksi menjadi NADH. Kemudian, koenzim A (suatu senyawa yang mengandung sulfur yang berasal dari vitamin B) diikat oleh asetat dengan ikatan yang tidak stabil dan membentuk gugus asetil yang sangat reaktif, yaitu asetil

koenzim-A, yang siap memberikan asetatnya ke dalam siklus Krebs untuk proses oksidasi lebih lanjut. Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH. A.Definisi Dekarboksilasi Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom C 3 buah menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzimA (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) disebut juga sebagai tahap persiapan sebelum masuk ke siklus Krebs. B.Mekanisme Dekarboksilasi Proses Dekarboksilasi yang berlangsung di membran luar mitocondria merupakan fase antara sebelum Siklus Krebs (Pra Siklus Krebs) sehingga Dekarboksilsi Oksidatif sering dimasukkan langsung dalam Siklus krebs. Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil koenzim-A merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). Reaksi yang dikatalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga macam enzim yaitu piruvat

dehidrogenase,

dihidrolipoil

transasetilase,

dan

dihidrolipoil

dehidrogenase dan lima macam koenzim yaitu tiaminpirofosfat, asam lipoat.

3. Siklus Krebs

Tahap 1 : Diawali dg reaksi kondensasi antara asetil KoA dg oksaloasetat sehingga dihasilkan sitrat (yg mrpkan senyawa antara pertama dari siklus ini). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim sitrat sintase.

Tahap 2 : Reaksi pembentukan isositrat dari sitrat melalui senyawa antara terikat enzim, cis-akonitat, yg dikatalisis secara reversible oleh enzim akonitat hidratase/akonitase. Tahap 3 : Oksidasi

isositrat

menjadi

α-ketoglutarat

berlangsung

melalui

pembentukan senyawa antara oksalosuksinat, dikatalisis oleh enzim Isositrat dehidrogenase. Reaksi ini merupakan reaksi pertama dalam TCA yang menghasilkan NADH. Tahap 4 : Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat

menjadi suksinil Co-A yang

dikatalisis oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Tahap 5 : Suksinil KoA mengalami hidrolisis menjadi asam bebasnya. Merupakan reaksi pelepasan gugus KoA dari suksinil-KoA menjadi di suksinat yg dirangkai dg rekasi pembentukan energi dalam bentuk Guanosin Trifosfat (GTP) dari Guanosin Difosfat (GDP) dan fosfat anorganik yang dikatalis oleh enzim Suksinil-KoA sintetase. Tahap 6 : Mengoksidasi suksinat menjadi fumarat yang dikatalis oleh enzim suksinat dehidrogenase, enzim ini adalah satu-satunya enzim yang terlibat dalam siklus asam sitrat yang terikat kuat dengan membran.Dua hidrogen ditrasnsfer ke FAD untuk membentuk FADH₂. Tahap 7 : Merupakan reaksi hidrasi fumarat menjadi malat, yaitu penambahan satu molekul H2O ke ikatan rangkap dalam molekul fumarat utk menghasilkan malat. Reaksi ini berlangsung secara reversible yg dikatalisis oleh enzim fumarat hidratase atau fumarase

Tahap 8 : Reaksi tahap akhir dari siklus krebs, terjadi dehidrogenasi atau oksidasi malat menjadi oksaloasetat melalui reaksi reversible yang dikatalisis oleh enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan molekul NADH. 4. TRANSPOR ELEKTRON

Sistem Transpor Elektron (STE) merupakan tahapan terakhir dari respirasi aerob, dapat disebut juga sistem oksidasi terminal yang terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Hidrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH₂ dan NADH perlu diubah menjadi elektron dan proton. NADH dan FADH₂ akan dirombak menjadi ATP dengan bantuan molekul oksigen, koenzim Q, sitokrom a, sitokrom b, dan sitokrom c. NADH dan FADH₂ mengalami oksidasi, dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Dengan bantuan sitokrom, energi yang dihasilkan melepaskan elektron yang cukup besar untuk menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP. Setelah

menerima elektron, O₂akan bereaksi dengan ion H+ membentuk H₂O. Pada akhirnya 1 molekul NADH dirombak menjadi 3 ATP sedangkan 1 molekul FADH dirombak menjadi 2 ATP. Asam oksalat Asam oksalat adalah senyawa kimia yang memiliki rumus H2C2O4 dengan nama sistematis asam etanadioat. Asam dikarboksilat paling sederhana ini biasa digambarkan dengan rumus HOOC-COOH. Merupakan asam organik yang relatif kuat, 10.000 kali lebih kuat daripada asam asetat. Di-anionnya, dikenal sebagai oksalat, juga agen pereduktor. Banyak ion logam yang membentuk endapan tak larut dengan asam oksalat, contoh terbaik adalah kalsium oksalat(CaOOCCOOCa), penyusun utama jenis batu ginjal yang sering ditemukan. Asam oksalat ada 2 macam yaitu asam oksalat anhidrat dan asam oksalat dihidrat. Asam oksalat anhidrat (H2C2O4) yang mempunyai berat molekul 90,04 gr/mol dan mempunyai melting point 187oC. Sifat dari asam oksalat anhidrat adalah tidak berbau berwarna putih, dan tidak menyerap air. Asam oksalat dihidrat merupakan jenis asam oksalat yang dijual di pasaran yang mempunyai rumus bangun (C2H4O2.2H2O), dengan berat molekul 126,07 gr/mol dan melting point 101,5°C dan mengandung 71,42 % asam oksalat anhidrat dan 28,58 % air, bersifat tidak bau dan dapat kehilangan molekul air apabila dipanaskan sampai suhu 100°C. Asam oksalat terdistribusi secara luas dalam bentuk garam pottasium dan kalsium yang terdapat pada daun, akar dan rhizoma dari berbagai macam tanaman. Asam oksalat juga terdapat pada air kencing manusia dan hewan dalam bentuk garam kalsium yang merupakan senyawa terbesar dalam ginjal. Kelarutan asam oksalat dalam etanol pada suhu 15,6oC dan etil eter pada suhu 25oC adalah 23,7 g / 100 g solvent dan 1,5 g / 100 g solvent. Makanan yang banyak mengandung asam oksalat adalah coklat, kopi, strawberry, kacang dan bayam. ( Kirk R.E, Othmer D.F, hal.618 – 635, 1945 ) Titik leleh suatu zat padat adalah suatu temperature dimana terjadinya keadaan setimbang antara fasa padat dan fasa cair pada tekanan satu atmosfer.

Untuk mengukur titik leleh suatu senyawa dapat digunakan alat melthing point. Prinsipnya yaitu suatu zat bisa meleleh karena ikatan antarmolekul terputus dimana putusnya molekul itu yang memerlukan suhu berbeda-beda tergantung pada kekuatan ikatan tersebut. Semakin kuat ikatannya maka semakin tinggi suhu yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan tersebut. Dengan adanya zat pengotor, ikatan yang terputus akan lebih banyak atau intinya tergantung pada zat pengotornya. Titik leleh juga bisa untuk mengukur gaya intermolekul antar senyawa

dimana

makin

tinggi

titik

leleh

maka

makin

besar

gaya

intermolekulernya, beberapa molekul dengan berat molekul sama, maka molekul yang lebih polar dan struktur molekul yang lebih simetris akan lebih tinggi. Angka titik leleh dan kisarannya tergantung pada kecepatan pemanasan, keakuratan pada thermometer yang digunakan dan sifat padatan senyawa yang terdapat pada suatu padatan yang telah diisolasi, rentang lelehannya harus ditentukan untuk memastikan identitas dan kemurniannya. Dalam percobaan ini dilakukan proses penentuan titik leleh dengan tujuan menentukan titik leleh dan mengetahui kemurnian dari asam oksalat. Dalam dunia industri asam oksalat digunakan yaitu untuk: 1. “Metal Treatment” Asam

oksalat

digunakan

pada

industri

logam

untuk

menghilangkan

kotorankotoran yang menempel pada permukaan logam yang akan di cat. Hal ini dilakukan karena kotoran tersebut dapat menimbulkan korosi pada permukaan logam setelah proses pengecatan selesai dilakukan. 2.

“Oxalate Coatings” Pelapisan oksalat telah digunakan secara umum, karena asam oksalat dapat digunakan untuk melapisi logam stainless stell, nickel alloy, kromium dan titanium. Sedangkan lapisan lain seperti phosphate tidak dapat bertahan lama apabila dibandingkan dengan menggunakan pelapisan oksalat.

3. “Anodizing” Proses pengembangan asam oksalat dikembangkan di Jepang dan dikenal lebih jauh di Jerman. Pelapisan asam oksalat menghasilkan tebal lebih dari 60 μm dapat diperoleh tanpa menggunakan teknik khusus. Pelapisannya bersifat keras, abrasi

dan tahan terhadap korosi dan cukup atraktif warnanya sehingga tidak diperlukan pewarnaan. Tetapi bagaimanapun juga proses asam oksalat lebih mahal apabila dengan dibandingkan dengan proses asam sulfat. 4.

“Metal Cleaning” Asam oksalat adalah senyawa pembersih yang digunakan untuk automotive radiator, boiler, “railroad cars” dan kontaminan radioaktif untuk plant reaktor pada proses pembakaran. Dalam membersihkan logam besi dan non besi asam oksalat menghasilkan kontrol pH sebagai indikator yang baik. Banyak industri yang mengaplikasikan cara ini berdasarkan sifatnya dan keasamannya.

5.

“Textiles” Asam oksalat banyak digunakan untuk membersihan tenun dan zat warna. Dalam pencucian, asam oksalat digunakan sebagai zat asam, kunci penetralan alkali dan melarutkan besi pada pewarnaan tenun pada suhu pencucian, selain itu juga asam oksalat juga digunakan untuk membunuh bakteri yang ada didalam kain.

6.

“Dyeing” Asam oksalat dan garamnya juga digunakan untuk pewarnaan wool. Asam oksalat sebagai agen pengatur mordan kromium florida. Mordan yang terdiri dari 4 kromium florida dan 2% berat asam oksalat. Wool di didihkan dalam waktu 1 jam. Kromic oksida pada wool diangkat dari pewarnaan. Ammonium oksalat juga digunakan sebagai pencetakan Vigoreus pada wool, dan juga terdiri dari mordan (zat kimia) pewarna. ( Kirk R.E, Othmer D.F., hal.630 – 631, 1945 ). Secara umum, ada empat macam proses pembuatan asam oksalat dengan bahan dasar yang berbeda, yaitu:

1) Sintesis dari Natrium Formiat Pada proses pembuatan asam oksalat dari natrium formiat ini, bahan yang dipakai adalah gas CO, Ca(OH)2, H2SO4, dan NaOH. Proses utama pembuatan asam oksalat meliputi: ∑ Pembuatan, pemurnian dan pengempaan gas ∑ Udara panas direaksikan dengan kokas membentuk gas batubara, yang memiliki komponen utama CO, N2, CO2, debu dan limbah gas lainnya. Kokas + udara

panas CO + N2 +CO2 + debu + limbah gas. Selanjutnya gas batubara (CO dan N2) dimurnikan, dikeringkan dan dikempa ∑ Proses sintesa Gas CO bertekanan direaksikan dengan larutan NaOH pada suhu 200oC menjadi natrium formiat. (HCOONa).NaOH + CO HCOONa ∑ Proses Dehidrogenasi HCOONa diuraikan menjadi Na2C2O4 dan gas hidrogen dengan reaksi sebagai berikut : 2 HCOONa (COONa)2 + H2 ∑ Proses pengolahan plumbite Timbal sulfat (PbSO4) bereaksi dengan Na2C2O4 menghasilkan natrium sulfat (Na2SO4) dan PbC2O4 yang tidak larut (COONa)2 + PbSO4 Na2SO4 + PbC2O4 Melalui pencucian dengan air, maka Na2SO4 dan PbC2O4 akan terpisahkan. ∑ Proses pengasaman Dalam proses pengasaman, PbC2O4 bereaksi dengan asam sulfat membentuk asam oksalat H2C2O4 dan PbSO4 yang tidak larut. PbC2O4 + H2SO4 (COOH)2 + PbSO4 ∑ Pengkristalan dan pengeringan H2C2O4 Larutan asam oksalat dipanaskan, diuapkan dan diembunkan untuk menghasilkan kristal asam oksalat. 2) Fermentasi glukosa Proses ini menggunakan jamur untuk menguraikan glukosa menjadi asam oksalat. Jamur yang digunakan pada proses ini adalah Aspergillus Niger yang beroperasi optimum pada pH 4,5. Produk yang diperoleh kemudian disaring, diasamkan, dan dihilangkan warnanya. Setelah itu, produk dinaikkan konsentrasinya dengan evaporator dan hasilnya dikristalkan. Hasil dari pengkristalan dikeringkan untuk meminimalkan kadar air dalam produk. Yield asam oksalat tergantung dari nutrient (nitrogen) yang ditambahkan. 3) Peleburan alkali Proses ini menggunakan bahan baku berupa bahan yang mengandung selulosa tinggi, potass serbuk gergaji, sekam, tongkol jagung, dan lain-lain. Bahan ini dilebur dengan sodium hidroksida atau potassium hidroksida pada suhu 240 – 285°C. Produk yang diperoleh direaksikan dengan kapur untuk mengikat oksalat

dengan kalsium. Produk ini kemudian direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk asam oksalat. Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: Selulosa + NaOH Na2C2O4 + zat lain Na2C2O4 + Ca(OH)2 →CaC2O4 + 2 NaOH CaC2O4 + H2SO4 →CaSO4 + H2C2O4 Konversi yang diperoleh dari proses ini kurang dari 45 % dengan kemurnian produk sebesar 60 %. 4)

Oksidasi karbohidrat dengan HNO3 Cara ini ditemukan oleh Scheele pada tahun 1776. Karbohidrat yang dapat digunakan pada proses ini antara lain yaitu berupa gula, glukosa, fruktosa, maizena, pati gandum, pati kentang, tapioka, molasses, dan lain-lain. Karbohidrat dihidrolisis terlebih dahulu untuk mendapatkan glukosa dengan reaksi : (C6H10O5)n + n H2O › n C6H12O6 Glukosa yang diperoleh dicampurkan dengan larutan induk asam oksalat yang mengandung

} 50 % H2C2O4 dan kemudian

direaksikan dengan HNO3 menggunakan katalis V2O5. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah : C6H12O6 + 12 HNO3 → 3 C2H2O4.2H2O + 3 H2O + 3NO + 9 N2O 4 C6H12O6 + 18 HNO3 + 3 H2O →12 C2H2O4.2H2O + 9 NO2 Dalam pembuatan asam oksalat dengan proses ini, bahan dasar yang digunakan mengandung pati

} 80%. Setelah didapatkan produk asam oksalat, dilakukan

penyaringan, pemisahan, dan pengkristalan. Konsentrasi asam oksalat yang dihasilkan mencapai 99 % sedangkan yield dapat mencapai 95 - 97 %. Proses pembuatan asam oksalat dengan metode ini dapat dilakukan secara batch maupun kontinyu. Produk Asam Oksalat yang dihasilkan terdiri atas : a) Sifat fisika asam oksalat anhydrat (C2H2O4) Berbentuk kristal, berwarna putih. b) Sifat kimia asam oksalat anhydrat (C2H2O4) Titik leleh : 187oC. Densitas : 1.897 g / cm3. Panas pembakaran (ΔE) pada 25oC : 245,61 kJ/mol.

Panas pembentukan standart (ΔHf) pada 25oC : 826,61 kJ/mol. Berat molekul : 90.04 g/mol. Asam oksalat dengan glycerol akan membentuk allyl alkohol. Asam oksalat anhydrat menyublim pada suhu 150oC tetapi jika dipanaskan lagi akan terdekomposisi menjadi karbondioksida dan asam formiat. Jika asam oksalat dipanaskan dengan penambahan asam sulfat akan menghasilkan karbon monoksida, karbondioksida dan H2O. ( Kirk R.E, Othmer D.F, hal.618 – 635, 1945 ) c) Sifat fisika asam oksalat dihydrat (C2H2O4.2H2O) Berbentuk kristal, berwarna putih. d) Sifat kimia asam oksalat dihydrat (C2H2O4.2H2O) Titik leleh :101,5°C. Densitas : 1,653 g / cm3. Panas pembentukan standart (ΔHf) pada 18°C : -1422 kJ/mol. Berat molekul : 126,07 g/mol. Cp pada suhu 50°C adalah 0.385. Cp pada suhu 100°C adalah 0.416. Asam oksalat dan larutannya dalah korosif dan beracun. Debu asam oksalat dan kabutnya dapat menyebabkan iritasi, khuhusnya dibawah kontak yang lama. Personel yang menangani asam oksalat kristal dan larutannya harus menggunakan sarung tangan plastik, aprons, sepatu boot, dan kacamata debu. Ventilasi yang cukup juga harus disediakan dalam area dimana terdapat debu asap dari asam oksalat. NIOSH diakui sebagai alat pernapasan yang dapat dipakai ketika konsentrasi dari asam oksalat di udara melebihi konsentrasi udara yang diijinkan dari 1mg/m3. Ingestion dari asam oksalat dan garam – garamnya dapat menyebabkan kematian. Jika Ingestion telah terjadi, cairan larutan dari bahan kalsium atau magnesium seperti susu dari magnesia, kalsium laktat, kalsium gluconat, dan susu harus diatur (29-30). Tindakan pencegahan harus diambil untuk mencegah kontaminasi pada makanan karena asam oksalat. Makanan tidak dibolehkan ada dalam ruang kerja asam oksalat, atau asam oksalat juga tidak

boleh dikirimkan adjaoent pada makanan yang mengandung zat kimia. Para pekerja yang menangani asam oksalat harus mencuci tangan dan wajah mereka secara keseluruhan sebelum makan dan merokok. Asam oksalat dapat ditemukan dalam bentuk bebas ataupun dalam bentuk garam. Bentuk yang lebih banyak ditemukan adalah bentuk garam. Kedua bentuk asam oksalat tersebut terdapat baik dalam bahan nabati maupun hewani. Jumlah asam oksalat dalam tanaman lebih besar daripada hewan (Noonan dan Savage, 1999). Menurut Noonan dan Savage (1999), asam oksalat membentuk garam larut air bersama ion Na+, K+, dan NH4+ serta berikatan pula dengan Ca2+, Fe2+, dan Mg2+ menyumbangkan mineral-mineral yang tidak tersedia pada hewan. Oksalat terdapat dalam bentuk ion oksalat (C2O42-) pada beberapa spesies tumbuhan dari famili Goosefoot dengan cairan sel mendekati pH 6. Ion oksalat yang ditemukan biasanya dalam bentuk natrium oksalat yang dapat larut serta kalsium oksalat dan magnesium oksalat yang tidak dapat larut. Oksalat dapat ditemukan dalam jumlah yang relatif kecil pada banyak tumbuhan. Bahan pangan yang kaya dengan oksalat biasanya hanya merupakan komponen minor dalam diet manusia, tetapi menjadi penting dalam diet di beberapa wilayah di dunia. Peran oksalat pada tumbuhan antara lain sebagai perlindungan terhadap insekta dan hewan pemakan tumbuhan melalui toksisitas dan/atau rasa yang tidak menyenangkan, dan osmoregulasi (Ma dan Miyasaka, 1998). Kalsium oksalat adalah persenyawaan garam antara ion kalsium dan ion oksalat. Senyawa ini terdapat dalam bentuk kristal padat non volatil, bersifat tidak larut dalam air namun larut dalam asam kuat (Schumm, 1978). Secara umum terdapat lima jenis bentuk dasar kalsium oksalat yang terdapat dalam berbagai tanaman, diantaranya berbentuk raphide (jarum), rectangular dan bentuk pinsil, druse (bulat), prisma, dan rhomboid (Horner dan Wagner, 1995).

DAFTAR PUSTAKA http://www.slideshare.net/anazmi/53678527sintesisasamoksalat?from_m_app=an droid agnesmegakurniawati.blogspot.com/pembentukan-disakarida-danpolisakarida.html https://wikipedia.org/wiki/sukrosa

KARBOHIDRAT

Oleh: Gunawan Alvonsus Silaen Mirani Ramadian Saputri 1807111733 Fadia Haya Serly Marcelina Dwi Cantika

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2018/2019

1

B. JENIS-JENIS KARBOHIDRAT 1. Karbohidrat Sederhana Menurut Robert (2003), karbohidrat sederhana terdiri dari: 1.1.Monosakarida Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6rantai atau cincin karbon. Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Jenis heksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabino. ÿ Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi. ÿ Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. ÿ Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa. ÿ Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti. ÿ Pentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.

1.2.

Disakarida Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa, dan

trehaltosa. Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gizi, oleh karena itu akan dibahas secara terbatas. Disakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat satu sama lain melalui reaksi kondensasi. kedua monosakarida saling mengikat berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen (O). ikatan glikosidik ini biasanya terjadi antara atom C nomor 1 dengan atom C nomor 4 dan membentuk ikatan alfa, dengan melepaskan satu molekul air. hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya terikat dalam bentuk alfa yang dapat dicernakan. Disakarida dapat dipecah kembali mejadi dua molekul monosakarida melalui reaksi hidrolisis. Glukosa terdapat pada ke empat jenis disakarida; monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa. ÿ Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu. ÿ Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati. ÿ Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain. ÿ Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gila jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

1.3.

Gula Alkohol

Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuat secara sintesis. Ada empat jenis gula alkohol yaitu sorbitol, manitol, dulsitol, dan inositol. ÿ Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol (CH2OH). Struktur kimianya dapat dilihat di bawah. Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dari lima puluh gram sehari dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes. ÿ Manitol dan Dulsitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan. ÿ Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdfapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. 1.4.Oligosakarida Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida. ÿ Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unitunit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim perncernaan. ÿ Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.

B. Karbohidrat Kompleks Menurut Stanley (1988), karbohidrat Kompleks terdiri dari dua yaitu : 2.2.Polisakarida Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati. ÿ Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkan amilopektin adfalah polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang. ÿ Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare. ÿ Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan lemak. 2.2.Polisakari dan Nonpati/Serat Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam mencegah berbagai penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut

dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal. Fungsi serat: a. Mencegah Penyakit Jantung Koroner contoh : Masyarakat yang mengkonsumsi makanan tinggi serat (terutama serat dari seralia dan kacang-kacangan).cenderung kadar kolesterol darah rendah serta angka kematian akibat penyakit jantung koroner lebih rendah dibandingkan dengan orang Eropa yang konsumsi seratnya sangat sedikit. Penelitian lain menunjukkan bahwa suku terasing Masai di Afrika yang hidupnya berburu dan suku Venda di Afrika Selatan yang hidupnya bercocok tanam, tidak ditemukan

adanya

penyakit

jantung

koroner,

walaupun

mereka

mengkonsurnsi lemak hewan dalam jumlah yang tinggi, yaitu masingrnasing 300 gram dan 126 gram per hari. Hal tersebut disebabkan mereka makan jagung yang tidak digiling rata-rata 494 gram per-hari, yang kadar seratnya diperkirakan 5,7 gram. Dibandingkan dengan orang Inggris yang rata-rata hanya mengkonsumsi serat sebanyak 0,5 gram per hari. b. Mencegah kanker pada usus besar c. Mencegah penyakit Diabetes d. Mencegah penyakit divertikular e. Mencegah kegemukan

C. Sumber Karbohidrat Menurut Erviani (2012), Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daundaunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.

D. Fungsi Karbohidrat Menurut Erviani (2012), fungsi karbohidrat adalah sebagai berikut: 1. Sumber Energi Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh dunia, karena banyakdi dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energi segera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk. 2. Pemberi Rasa Manis pada Makanan Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalag gula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,2. 3. Penghemat Protein Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun. 4. Pengatur Metabolisme Lemak Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam betahidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh. 5. Membantu Pengeluaran Feses Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltik usus. Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.

Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang menguntungkan.

F. Pengaruh Faal Karbohidrat Makanan Yang Tidak Dicernakan Di Usus Menurut Robert (2003), pengaruh faal karbohidrat makanan yang tidak dicernakan di usus yaitu: 1. Berat Feses Makanan yang rendah serat menghasilkan feses yang keras dan kering yang susah dikeluarkan dan membutuhkan peningkatan tekanan saluran cerna yang luar biasa untuk mengeluarkannya. Makanan tinggi serat cenderung meningkatkan berat feses. 2. Metabolisme Kolesterol Data epidemologik menunjukkan bahwa konsumsi serat makanan mempunyai hubungan negatif dengan insiden penyakit jantung koroner dan batu ginjal, terutama dengan kolesterol darah. Polisakarida nonpati larut air (pektin, gum, dan sebagainya) paling berpengaruh sedangkan polisakarida nonpati yang tidak larut air hanya mempunyai pengaruh kecil terhadap kadar kolesterol. Penurunan ini terutama terlihat pada fraksi LDL (low Density Lipoprotein) yang disertai dengan penurunan kandungan kolesterol dalam hati dan lain jaringan 3. Waktu Transit Waktu transit makanan setelah ditelan adalah waktu yang dipelrukan makanan untyuk melalui mulut sampai ke anus. Waktu transit dalam kolon biasanya kurang lebih sepuluh kali lebih lama daripada waktu transit dari mulut ke awal kolon dan merupakan tahap utama yang mempengaruhi seluruh waktu transit makanan. Waktu transit dari mulut ke bagian awal usus besar dipengaruhi oleh pengosongan lambung dan transit dalam usus halus. 4. Perubahan Susunan Mikroorganisme Hubungan antara kolon dengan kekurangan serat makanan diduga karena terjadinya perubahan pada susunan mikroorganisme dalam saluran cerna. Mikroorganisme yang terbentuk menguntungkan pembentukan karsinogen yang berpengaruh terhadap terjadinya kanker. Mikroorganisme ini juga diduga

mencegah atau membatasi pemecahan karsinogen yang terjadi secara normal bila serat makanan lebih tinggi.

G. Bahan-Bahan Pengganti Gula (Pemanis Buatan) Pemanis buatan digunakan untuk memberi rasa manis pada makanan. Pemanis buatan ini tidak menghasilkan energi, oleh karena itu digunakan oleh mereka yang membatasi konsumsi gulanya atau oleh pasien diabetes mellitus. Pemanis buatan yang banyak digunakan di Indonesia adalah sakarin, siklamat, dan aspartam. Daya kemanisan sakarin adalah lima ratus kali manis gula sakarosa. ÿ Sakarin berupa Ca- atau Na-sakarin merupakan pemanis buatan yang paling lama dikenal. Sakarin merupakan senyawa benzosulfimida atau o-sulfobenzimida dengan rumus molekul C7H5NO3S. ÿ Siklamat diperkenalkan ke dalam makanan dan minuman pada awal tahun 1950-an. Daya kemanisannya adalah 80 kali kemanisan sukrosa. Siklamat biasa dipakai dalam bentuk garam natrium dan asam siklamat. ÿ Aspartam ditemukan pada tahun 1965 secara kebetulan. Aspartam adalah senyawa metil ester dipeptida yaitu L-fenilalanin-metil ester yang mempunyai daya kemanisan kurang lebih dua ratus kali kemanisan sakarosa. Struktur kimianya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

H. Metabolisme Karbohidrat Untuk mempermudah mempelajari metabolisme karbohidrat, maka dibagi menjadi beberapa jalur metabolisme. Namun hendaknya diingat bahwa dalam tubuh, jalur-jalur ini merupakan ke- satuan, yang mana jalur yang paling banyak dilalui tergantung pada keadaan status nutrisi waktu itu. Pembagiannya adalah: 1. Glikolisis 2. Glikogenesis 3. Glikogenolisis 4. Glukoneogenesis 5. Oksidasi asam piruvat.

Daftar Pustaka K. Murray, Robert, dkk. 2003. Biokimia Harper. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. Marlitasari, Erviani. 2012. Makalah Biokimia Karbohidrat, (Online). (http://blog.ub.ac.id, diakses 17 Februari 2019) Pine, Stanley., dkk, 1988, Kimia Organik 2, Terbitan keempat, ITB : Bandung.

Kofaktor 1. Pengertian Kofaktor Enzim Pada beberapa enzim ditemukan tidak membutuhkan unsur tambahan tambahan

dalam

memenuhi

aktivitasnya,tapi

dalam

beberapa

diantaranya

memerlukan molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk berkaitan dengan enzim untuk menjadi aktif. Kofaktor dapat berwujud zat dalam bentuk anorganik, contohnya ion da logam (Sismindari, 2016). Ion logam enzim dapat berpartisipasi dalam proses katalitik dalam tiga cara utama yaitu : a. Dengan mengikat substrat untuk mengarahkan dengan benar untuk reaksi. b. Dengan elektrostatis menstabilkan atau melindungi muatan negatif. c. Dengan memfasilitasi oksidasi, reaksi reduksi melalui perubahan reversibel pada tingkat oksidasi ion logam. Dan juga terbentuk dari zat organik, misalnya flavin dan heme. Kofaktor organik terutama vitamin dan molekul organik non-vitamin lain seperti ATP, Glutathione, Heme, CTP, Koenzim B dan lain-lain. Kofaktor organik dapat dibagi lagi menjadi dua sebagai koenzim dan gugus prostetik. Gugus prostetik telah terikat erat dengan enzim dan berpartisipasi dalam reaksi katalis enzim. Koenzim adalah NADH, NADPH dan adenosina trifosfat. Molekul-molekul tersebut bekerja dengan mentransfer gugus kimiawi antara enzim. Pada mahluk hidup khususnya manusia, enzim yang membutuhkan kofaktor contohnya : karbonat anhidrase, dengan kofaktor seng yang terikat sebagai bagian dari tapak aktifnya (Sadikin, 2002). Molekul yang memiliki ikatan yang kuat dan ditemukan pada aktivitasnya yang terlibat dalam katalisis. Beberapa enzim atau kompleks enzim memerlukan beberapa kofaktor. Sebagai contoh, kompleks multienzim piruvat dehydrogenase pada persimpangan glikolisis dan siklus asam sitrat membutuhkan lima kofaktor organik dan satu ion logam: tiamina pirofosfat (TPP) yang terikat lemah, lipoamida

dan flavin adenina dinukleotida (FAD) yang terikat secara kovalen, dan kosubstrat nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+) dan koenzim A (CoA), serta sebuah ion logam (Mg2+). Selama reaksi, kompleks kelompok enzim prostetik dapat mengalami perubahan struktural, tetapi mereka masuk ke keadaan semula ketika reaksi selesai. FAD ialah kelompok enzim prostetik dehidrogenase suksinat yang mereduksi ke FADH2 dalam proses konversi suksinat menjadi fumarat.

2. Tipe Kofaktor Enzim Menurut Saryono (2011), Fungsi kofaktor merupakan kunci dari aktivasi sebuah enzim yang bersifat non protein. Kofaktor memiliki sifat yang relatif stabil dari perubahan suha atau pada sebuah reaksi. Kofaktor dibedakan menjadi 3 bentuk yaitu seperti berikut : 1. Aktivator Aktivator merupakan jenis ion-ion yang biasanya memiliki ikatan yang bersifat lemah dengansebuah enzim. Beberapa logam yang menjadi aktivator dalam sistem enzim dalam tubuh kita yaitu Cu, Fe, Mn, Co, K dan Ca. 2. Gugus Prostetik Enzim (protein) berkaitan erat dengan gugus prostetik yang memiliki ikatan pada kovalen. Dalam gugus prostetik terbentuk dari senyawa organik yang membentuknya seperti vitamin, ion dan logam. FAD memiliki kandungan riboflavin (vitamin B2) dan merupakan bagian FAD yang menerima atom Hidrogen. Ion logam didapatkan dari sitokrom sebagai pembawa elektoron Fe. 3. Koenzim

Koenzim merupakan enzim yang tidak memiliki gugus prostetik dan memerlukan senyawa organik dalam aktivitasnya. Koenzim bukn bagian yang melekat erat pada protein enzim. oenzim secara kimiawi berubah oleh aksi enzim, adalah dapat dikatakan koenzim merupakan substrat yang khusus, ataupun substrat sekunder. Sebagai contoh, sekitar 700 enzim diketahui menggunakan koenzim NADH. Umumnya koenzim merupakan vitamin atau turunannya, antara lain vitamin B1 (tiamin), vitamin B2 (riboflavin), vitamin B5 (asam pantotenat), vitamin B6 (piridoksin), vitamin B12 (sianokobalamina), dan nikotinamida. Dalam mekanisme kerja enzim, koenzim biasanya berperan sebagai pentransfer gugus kimia tertentu dari satu reaktan ke reaktan lainnya. Gugus kimia yang ditransferkan dapat berupa gugus sederhana, misalnya (H+ + 2e–) yang dibawa oleh NAD atau H+ yang dibawa oleh FAD, namun dapat juga berupa gugus kompleks misalnya gugus amin (-NH2) yang dibawa oleh piridoksal fosfat.

Beberapa contoh koenzim Koenzim Tiamin pirofosfat Piridoksal fosfat Koenzim B12 (5’deoksiadenosilkobalamin) Biositin FADH (Flavin adenin dinukleotida NADH (Nikotinamida adenin dinukleotida) Koenzim A Tetrahidrofolat

Gugus yang ditransfer Aldehida gugus amino atom H dan gugus alkil CO2 atom hydrogen ion hidrida (H–) gugus asil gugus satu karbon lainnya

Gugus prostetik secara kimiawi hampir sama dengan koenzim, yaitu senyawa non-protein yang dapat terdialisa dan termostabil, namun ikatannya dengan apoenzim cukup kuat, sehingga biasanya tidak bersifat reversibel. Sifat ikatannya dengan apoenzim inilah yang membedakan gugus prostetik dengan koenzim (Saryono, 2011).

Tidak seperti koenzim yang dapat terikat, lepas, kemudian diikat lagi oleh apoenzim selama kerja enzim, maka gugus prostetik umumnya berada dalam keadaan terikat terus menerus menjadi satu dengan bagian apoenzim. Hanya saja, dalam mekanisme kerja enzim, ia mengalami perubahan-perubahan bentuk, misalnya dari keadaan tereduksi berubah menjadi keadaan teroksidasi, dan kemudian berubah lagi menjadi keadaan tereduksi, dan seterusnya. Beberapa contoh gugus prostetik adalah molibdopterin, lipoamida dan biotin. Kofaktor atau aktivator ion logam di antaranya adalah K+, Fe++, Fe+++, Cu++, Co++, Zn++, Mn++, Mg++, Ca++, and Mo+++. Beberapa contoh kofaktor ion logam beserta enzimnya disajikan dalam tabel berikut. Kofaktor ion logam pada beberapa enzim Kofaktor ion logam Fe Cu Zn Mn Mg Co Ni Mo V Se K

Enzim Sitokrom oksidase Katalase Peroksidase Asam askorbat oksidase Alkohol dehidrogenase Karbonik anhidrase DNA polimerase Histidin ammonia liase Arginase Heksokinase Glukosa-6-fosfatase Glutamat mutase Urease Xanthin oksidase Nitrat reduktase Glutation peroksidase Piruvat kinase

Peran kofaktor Redoks

Redoks Mengikat NAD

Pengambilan electron

Redoks Redoks

DAFTAR PUSTAKA Sismindari, Rumiyati, dkk, 2016. Biokimia Farmasi.Yogyakarta: Gadajah Mada University Press. Sadikin, Mohamad, 2002. Biokimia Enzim. Jakarta :Widya Medika. Saryono, 2011. Biokimia Enzim. Yogyakarta: Nuha Medika.

Proses Metabolisme dari Sukrosa ke Asam Suksinat

Oleh: Fadia Haya Ramadhani (1807113128) Gunawan Alvonsus Silaen (1807113228) Mirani Ramadian Saputri (1807111733) Serly Marcellina Dwi Cantika (18071128290)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

Metabolisme Tubuh Metabolisme merupakan jumlah keseluruhan reaksi kimia dan fisik dan pengubahan energi dalam tubuh yang menopang dan mempertahankan kehidupan. Metabolisme terdiri dari 2 mekanisme yaitu katabolisme dan anabolisme. Anabolisme merupakan reaksi-reaksi kimia untuk membentuk kompleks molekul yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan mempertahankan kehidupan yang disintesis dari zat yang lebih simple disertai penggunaan energi. Sedangkan katabolisme merupakan reaksi-reaksi kimia untuk memecah kompleks molekul menjadi molekul yang berukuran lebih kecil disertai pelepasan energi. Reaksi anabolic dan katabolic berlangsung didalam sel-sel tubuh secara bersamaan dan berkelanjutan. Metabolisme ini terdiri dari metabolisme karbohidrat, protein dan lemak.

MEKANISME METABOLISME SUKROSA MENJADI ASAM SUKSINAT Metabolisme karbohidrat terdiri dari 3 rangkaian yaitu glikolisis yang berlangsung di sitoplasma sel dan secara aerob, siklus asam sitrat (siklus kreb dan siklus asam trikarboksilat) yang berlangsung di mitokondria secara aerob, serta transfer electron yang juga berlangsung dalam mitokondria dan penghasil ATP terbanyak. Asam suksinat (HOOC(CH2)2COOH) merupakan senyawa komersial yang banyak digunakan dalam bidang pangan, misalnya pada industri kecap, sari buah, anggur, dan produk-produk susu lainnya. Selama ini asam suksinat yang kita gunakan dihasilkan melalui serangkaian reaksi kimia yang sangat berbahaya sehingga diperlukan alternatif baru yang lebih aman dan murah melalui proses biotransformasi dengan memanfaatkan aktivitas Pseudomonas sp. Untuk mengetahui kemampuan Pseudomonas sp. dalam proses biotransformasi digunakan sistem fermentasi batch untuk menentukan pola pertumbuhan, perubahan pH, produksi amonium, laju penguraian substrat, dan pembentukan produk. Analisis terhadap penguraian suksinonitril dan asam suksinat yang terbentuk menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi yang menggunakan metanol 80% sebagai fase gerak, fase diam kolom organik C18 10 , dan detektor ultraviolet yang diukur pada panjang gelombang 220 nm, sedangkan amonium yang terbentuk diukur dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 400 nm. Hasil penelitian menunjukkan produksi optimum enzim terjadi pada fasa log. Laju pembentukan asam suksinat sebesar 0.982 mM/mL.jam seiring dengan penurunan konsumsi substrat sebesar 1.235 mM/mL.jam. Perolehan asam suksinat setelah 81 jam fermentasi sebesar 81 %. pH optimum, temperatur optimum, Km, dan Vmaks adalah 7, 27 °C, 90 mM, dan 0.0002 µM/mL.jam.

Siklus krebs Molekul asetil ko-A akan masuk krebs untuk menghasilkan ATP, NADH, FADH2, dan CO2. Terdapat delapan tahap reaksi dalam siklus krebs yang terus berputar-putar sehingga disebut sebagai suatu siklus. Tahap-tahap dalam siklus krebs adalah sebagai berikut.

1.Asetil co-A akan berikatan dengan oksaloasetat membentuk sitrat Asetil KoA dengan asam oksaloasetat akan bergabung membentuk asam sitrat dengan bantuan enzim citrate synthase . Sitrat akan diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase. Reaksi ini merupakan reaksi kondensasi aldol yang disertai hidrolisis dan berjalan searah dan akan mengeluarkan KoA-SH

2. Sitrat Diubah Menjadi Isositrat melalui Cis- Akonitat Asam sitrat akan membentuk isositrat dengan bantun enzim akonitase dan ion Fe 2+. Proses ini melalui dua tahap yaitu : a. Pembentukan Cis- Akonitat dengan proses dehidrasi ( yang tetap terikat enzim) b. Melalui proses rehidrasi akan dibentuk asam isositrat Dari asam isositrat , dengan adanya enzim isositrat dehidrogenase dan NAD+ akan dioksidasi membentuk asam oksalosuksinat (oxalosuccunic).

COOH | CH2 | HO – C – COOH | CH2 | COOH

H2O

COOH | CH2 | C – COOH || HC | COOH

H2O akonitase

H2O

H2O akonitase

COOH | CH2 | HC – COOH | HO – CH | COOH

sitrat

isositrat

Cis - akonitrat

3. Isositrat Mengalami Dehidrogenasi Menghasilkan α -ketoglutarat dan CO2 Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yang sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan bantuan ion Mn++ atau ion Mg++. Ada 3 jenis isositrat dehidrogenase yaitu : a. Satu jenis isositrat yang memerlukan NAD+ dan hanya ditemukan di dalam mitokondria. NADH dan H+ yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai respirasi b. Dua jenis isositrat lainnya menggunkaan NADP+ dan ditemukan dalam mitokondria dan sitosol

4. α-ketoglutarat Dioksidasi Menjadi Suksinil KoA dan CO2 α- ketoglutarat akan membentuk suksinil KoA (succinyl CoA) dengan adanya enzim kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase . Enzim ini memerlukan kofaktor seperti TPP, Lipoat , NAD+, FAD dan KoA. Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah. Pada reaksi ini , sama seperti reaksi pembentukan asetil KoA dari piruvat memerlukan NAD+ dan CoASH dan akan menghasilkan NADH , H+ ,dan CO2. Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit sehingga mengakibatkan akumulasi atau penumpukan α-ketoglutarat.

5. Pengubahan Suksinil KoA Menjadi Suksinat Suksinil KoA akan bereaksi dengan Pi membentuk asam suksinat (succinic acid). Enzim yang diperlukan adalah suksinat tiokinase dan Ko enzim GDP. Pada reaksi ini , akan terbentuk GTP dan KoA- SH yang kemudian dapat berupah menjadi ATP. Reaksi ini merupakan satu-satunya dalam TCA Cycle yang membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada tingkat substrat. Suksinat akan diubah menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase. Pada reaksi ini akan dihasilkan FADH2.

6. Dehidrogenase Suksinat menjadi Fumarat Asam suksinat dengan flavo protein suksinat dehidrogenase dan FAD akan mem-asam fumarat dan FADH2. Reaksi ini tidak melewati NAD dan dehidrogenase secara kompetitif dihambat oleh malonat

DAFTAR PUSTAKA Maroharsono, Soeharsono. 2006. Biokimia 2. Yogyakarta :

Gadjah Mada University

Press. Page, David.1997. Prinsip – prinsip Biokimia. Surabaya. Universitas Airlangga. Schumm, Dorothy E.1993. Intisari Biokimia.

Jakarta : Binarupa Aksara.

Wijana, Nyoman. 2015. Biologi Dasar. Yogyakarta : Innosain.

INHIBISI ENZIM

Disusun Oleh: Kelompok VI Eka Mutika

180711

Habibullah Maulana

180711

Lusia Alvid

1807111748

Yosia Jumaga

1707

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

ENZIM Enzim atau fermen (dalam bahasa yunani, en = di dalam dan zyme = ragi) adalah senyawa organik yang tersusun atas protein, dihasilkan oleh sel, dan berperan sebagai biokatalisator dalam reaksi kimia. Enzim sangat penting dalam kehidupan, karena semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Jika tidak ada enzim, atau aktivitas enzim terganggu maka reaksi metabolisme sel akan terhambat hingga pertumbuhan sel juga terganggu. Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein, berfungsi sebagai senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi dalam suatu reaksi kimia. Hampir semua enzim merupakan protein. Pada reaksi yang dikatalisasi oleh enzim, molekul awal reaksi disebut sebagai substrat, dan enzim mengubah molekul tersebut menjadi molekul-molekul yang berbeda, disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter. Fungsi enzim Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk suatu proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat daripada suatu reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Oleh karena itu, enzim mempunyai peranan yang sangat penting dalam reaksi metabolisme. Peranan enzim dalam reaksi metabolisme adalah sebagai berikut: 1. Biokatalisator yaitu meningkatkan kecepatan reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasinya tetapi tidak ikut bereaksi. 2. Modulator yaitu mengatur reaksi yang bersifat acak menjadi berpola. Misalnya glukosa yang terbentuk selama proses fotosintesis. Jika konsentrasi glukosa telah melebihi keseimbangan, maka akan terurai menjadi CO2 dan H2O.

Dengan adanya enzim, glukosa dapat diubah menjadi sukrosa atau amilum. Dalam bentuk sukrosa dapat diedarkan ke seluruh jaringan melalui floem dan disimpan dalam bentuk amilum. Dengan mengubah glukosa menjadi molekul lain, maka proses fotosintesis dapat terus berlangsung tidak terhambat oleh akumulasi hasilnya. SIFAT-SIFAT ENZIM Sifat-sifat enzim secara singkat adalah sebagai berikut: 1. Sebagai biokatalisator. 2. Enzim sebagai protein. Maksudnya adalah, karena enzim memiliki protein sebagai komponen utamanya,maka sifatnya mengikuti protein, salah satunya adalah perlunya suhu optimal untuk bekerja. 3. Bekerja secara spesifik: satu enzim untuk satu substrat. Misalnya, lipase hanya untuk hidrolisis lipid,katalase hanya untuk mengurai hidrogen peroksida. 4. Hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit. Sedikit saja penambahan enzim mengakibatkan percepatanreaksi yang sangat besar : oleh karena itu enzim dikatakan efisien. 5. Bekerja bolak-balik 6. Dipengaruhi oleh faktor lingkungan JENIS JENIS ENZIM 1. Rennet: adalah enzim yang digunakan dalam proses pembuatan keju (cheese) yang terbuat dari bahan dasar susu. 2. Lactase: adalah enzim likosida hidrolase yang berfungsi untuk memecah laktosa menjadi gula penyusunnya yaitu glukosa dan galaktosa. 3. Katalase: adalah enzim yang dapat diperoleh dari hati sapi (bovine livers) atau sumber microbial. Enzim ini digunakan secara terbatas pada proses produksi keju 4. Lipase digunakan untuk memecah atau menghidrolisis lemak susu dan memberikan flavour keju yang khas.

5. Protease adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida dari senyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asam amino). 6. Amilase merupakan enzim dalam proses pembuatan biskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa 7. Oksidoreduktase: golongan enzim yang mengkatalisis pengambilan atom hidrogen dari suatu senyawa baik dehidrogenase maupun oksidase. 8.

Transferase Enzim yang mengkatalisis reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa kapada senyawa lain

9. Hidrolase Enzim yang berperan sebagai katalis pada reaksi hidrolisis, baik pemecahan ester, glikosida dan peptide. 10. Liase Enzim yang mekatalisis dalam reaksi pemisahan gugus dari suatu substrat (bukan cara hidrolisis) atau sebaliknya. 11. Isomerase Enzim yang bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler. 12. Ligase Enzim yang mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul.

INHIBITOR Inhibitor merupakan suatu senyawa yang dapat menghambat atau menurunkan laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Contohnya adalah garamgaram logam berat, seperti air raksa (Hg); senyawa yodium asetat, fluoride, sianida, dan karbon monoksida. Makin banyak jumlah inhibitor, makin lambat laju reaksi yang dikatalis oleh suatu enzim. Pada umumnya, inhibitor ini tidak memiliki struktur yang mirip dengan substrat dan bergabung dengan enzim pada bagian selain sisi aktif enzim. Jika inhibitor ini bergabung dengan enzim maka akan mengubah bentuk sisi aktif enzim. Penghambatan ini substrat sudah tidak dapat berikatan dengan kompleks enzim-inhibitor, karena sisi aktim enzim yang telah berubah. Dengan demikian, bentuk sisi aktif tidak sesuai lagi dengan bentuk substrat (model kerja enzim teori gembok-kunci). Pengaruh inhibitor nonkompetisi ini tidak dapat dan dihilangkan

dengan penambahan substrat. Inhibitor berkaitan dengan permukaan enzim tanpa lepas lagi dan tempatnya tidak dapat pula diganti oleh substrat. Macam-Macam Inhibitor Berdasarkan reaksi kimianya, inhbitor dapat dibedakan menjadi 2 : yaitu inhibitor irreversible dan inhbitor reversible. 1. Inhibitor irreversible Inhibitor irreversible adalah inhibitor yang reaksi kimianya berjalan satu arah atau tidak dapat balik, dimana setelah inhibitor mengikat enzim, inhibitor tidak dapat dipisahkan dari sisi aktif enzim. Keadaan ini menyebabkan enzim tidak dapat mengikat substrat atau inhibitor merusak beberapa komponen (gugus fungsi) pada sisi katalitik molekul enzim. Hambatan tidak reversible pada umumya disebabkan oleh terjadinya proses destruktif atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang terdapat pada molekul enzim. 2. Inhibitor reversible Inhibitor reversible adalah inhibitor yang reaksi kimianya berjalan dua arah atau dapat balik, bekerja dengan mengikat sisi aktif enzim melalui reaksi reversibel dan inhibitor ini dapat dipisahkan atau dilepaskan kembali dari ikatannya. Inhibitor reversible terdiri dari tiga jenis, yaitu : inhibitor yang bekerja secara kompetitif, non-kompetitif, dan un-kompetitif. A. Competitive Reversible Pada penghambatan ini zat – zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan struktur substrat. Dengan demikian baik substrat maupun zat penghambat berkompetisi atau bersaing untuk bersatu dengan sisi aktif enzim, jika zat penghambat lebih dulu berikatan dengan sisi aktif enzim , maka substratnya tidak dapat lagi berikatan dengan sisi aktif enzim. Pada competitive reversible, inhibitor dan substrat berkompetisi untuk berikatan dengan enzim. Seringkali inhibitor kompetitif memiliki struktur yang

sangat

mirip

dengan

substrat

asli

enzim.

Sebagai

contoh, metotreksat adalah inihibitor kompetitif untuk enzimdihidrofolat reduktase. Pada inhibitor kompetitif, kelajuan maksimal reaksi tidak

berubah, namun memerlukan konsentrasi substrat yang lebih tinggi untuk mencapai kelajuan maksimal tersebut, sehingga meningkatkan Km. B. Non Competitive Reversible Pada inhibitor tak kompetitif, inhibitor tidak dapat berikatan dengan enzim bebas, namun hanya dapat dengan komples ES (enzim-substrat). Kompleks EIS yang terbentuk kemudian menjadi tidak aktif. Jenis inhibitor ini sangat jarang, namun dapat terjadi pada enzim-enzim multimerik. Contoh: pestisida (DDT) dan parathion yang menghambat kerja enzim dalam system syaraf, serta antibiotik dan penisilin pada sel bakteri. Inhibitor irreversible non kompetitif ini melekat pada sisi aktif enzim dengan sangat kuat (ikatan kovalen) sehingga tidak lepas dari enzim (irreversible). Akibatnya enzim tidak aktif. Pada penghambatan nonkompetitif, inhibitor (misalnya Q) menempelkan diri pada suatu tempat di permukaan enzim yang agak jauh dari lokasi aktif sehingga struktur lokasi aktif berubah. Karena perubahan struktur lokasi aktif , substrat tidak dapat masuk. Akibatnya, peran enzim scbagai katalisator yang normal tidak dapat terlaksana. C. Uncompetitive Reversible Inhibitor non-kompetitif dapat mengikat enzim pada saat yang sama substrat berikatan dengan enzim. Baik kompleks EI dan EIS tidak aktif. Karena inhibitor tidak dapat dilawan dengan peningkatan konsentrasi substrat, Vmax reaksi berubah. Namun, karena substrat masih dapat mengikat enzim, Km tetaplah sama. D. Allosteric Inhibition Enzim alosterik adalah enzim yang berpartisipasi di dalam metabolisme dan terdapat kelompok khusus yang dikenal sebagai enzim pengatur, enzim ini dapat mengenali berbagai isyarat metabolik serta mengubah kecepatan katalitiknya sesuai dengan isyarat yang diterima, system enzim initerkoordinasi dengan baik serta dapat menghasilkan suatu hubungan yang harmonis di antara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda, yang diperlukan untuk menunjang kehidupan.

E. Feed back inhibition (Inhibitor Campuran) Inhibitor jenis ini mirip dengan inhibitor non-kompetitif, kecuali kompleks EIS memiliki aktivitas enzimatik residual. Pada banyak organisme, inhibitor dapat merupakan bagian dari mekanisme umpan balik. Jika enzim memproduksi terlalu banyak produk, produk tersebut dapat berperan sebagai inhibitor bagi enzim tersebut. Hal ini akan menyebabkan produksi produk melambat atau berhenti. Bentuk umpan balik ini adalah umpan balik negatif. Enzim memiliki bentuk regulasi seperti ini sering kali multimerik dan mempunyai tapak ikat alosterik. Kurva substrat/kelajuan enzim ini tidak berbentuk hiperbola melainkan berbentuk S.Koenzim asam folat dan obat anti kanker metotreksat memiliki struktur yang sangat mirip. Oleh sebab itu, metotreksat adalah inhibitor kompetitif bagi enzim yang menggunukan folat. Inhibitor ireversibel bereaksi dengan enzim dan membentuk aduk dengan protein. Inaktivasi ini bersifat ireversible. Inhibitor seperti ini contohnya efloritina, obat yang digunakan untuk mengobati

penyakit

yang

disebabkan

oleh

protozoa African

trypanosomiasis. Penisilin dan Aspirin juga bekerja dengan cara yang sama. Senyawa obat ini terikat pada tapak aktif, dan enzim kemudian mengubah inhibitor menjadi bentuk aktif yang bereaksi secara ireversibel dengan satu atau lebih residu asam amino Kegunaan Inhibitor Oleh karena inhibitor menghambat fungsi enzim, inhibitor sering digunakan sebagai obat. Contohnya adalah inhibitor yang digunakan sebagai obat aspirin. Aspirin menginhibisi enzim COX-1dan COX-2 yang memproduksi pembawa pesan peradangan prostaglandin, sehingga ia dapat menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula inhibitor enzim lainnya yang beracun. Sebagai contohnya, sianida yang merupakan inhibitor enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim sitokrom c-oksidase.

Proses Metabolisme dan Mikroorganisme yang terlibat dari Glukosa menjadi Asam Laktat

Oleh: Kelompok VI Eka Mustika : 1807111686 Habibullah Maulana: 1807113445 Lusia Alvid : 1807111748 Yosia Jumaga : 1707123028

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2018

PENDAHULUAN Karbohidrat glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan penyediaan energi di dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena semua jenis karbohidrat baik monosakarida, disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi oleh manusia akan terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa ini kemudian akan berperan sebagai salah satu molekul utama bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Berdasarkan bentuknya, molekul glukosa dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu molekul D-Glukosa dan L-Glukosa. Faktor yang menjadi penentu dari bentuk glukosa ini adalah posisi gugus hidrogen (-H) dan alkohol (–OH) dalam struktur molekulnya. Glukosa yang berada dalam bentuk molekul D & L-Glukosa dapat dimanfaatkan oleh s i s t i m t u m b u h - t u m b u h a n , s e d a n g k a n s i s t i m tubuh manusia hanya dapat memanfaatkan D-Glukosa. Di dalam tubuh manusia glukosa yang telah diserap oleh usus halus kemudian akan terdistribusi ke dalam semua sel tubuh melalui aliran darah. Di dalam tubuh, glukosa tidak hanya dapat tersimpan dalam bentuk glikogen di dalam otot & hati namun juga dapat tersimpan pada plasma darah dalam bentuk glukosa darah (blood glucose). Di dalam tubuh selain akan berperan sebagai bahan bakar bagi proses metabolisme, glukosa juga akan berperan sebagai sumber energi utama bagi kerja otak. Melalui proses oksidasi yang terjadi di dalam sel-sel tubuh, glukosa kemudian akan digunakan untuk mensintesis molekul ATP (adenosine triphosphate) yang merupakan molukel molekul dasar penghasil energi di dalam tubuh. Dalam konsumsi keseharian, glukosa akan menyediakan hampir 50—75% dari total kebutuhan energi tubuh. Untuk dapat menghasilkan energi, proses metabolisme glukosa akan berlangsung melalui 2 mekanisme utama yaitu melalui proses anaerobik dan proses aerobik. Proses metabolisme secara anaerobik akan berlangsung di dalam sitoplasma (cytoplasm) sedangkan proses metabolisme aerobik akan berjalan dengan mengunakan enzim sebagai katalis di dalam mitochondria dengan kehadiran Oksigen (O). Metabolisme Glukosa 1. Proses glikolisis Tahap awal metabolisme konversi glukosa menjadi energi di dalam tubuh akan berlangsung secara anaerobik melalui proses yang dinamakan Glikolisis (Glycolysis). Proses ini berlangsung dengan mengunakan bantuan 10 jenis enzim yang berfungsi sebagai katalis di dalam sitoplasma (cytoplasm) yang terdapat pada sel eukaryotik (eukaryotic cells). Inti dari keseluruhan proses Glikolisis adalah untuk mengkonversi glukosa menjadi produk akhir berupa piruvat. Pada proses Glikolisis, 1 molekul glukosa yang memiliki 6 atom karbon pada rantainya (C6H12O6) akan terpecah menjadi produk akhir berupa 2 molekul piruvat ( pyruvate) yang memiliki 3 atom karbom (C3H3O3).

Proses ini berjalan melalui beberapa tahapan reaksi yang disertai dengan terbentuknya beberapa senyawa antara seperti Glukosa 6-fosfat dan Fruktosa 6fosfat . Selain akan menghasilkan produk akhir berupa molekul piruvat, proses glikolisis ini juga akan menghasilkan molekul ATP serta molekul NADH (1 NADH3 ATP). Molekul ATP yang terbentuk ini kemudian akan diekstrak oleh sel-sel tubuh sebagai komponen dasar sumber energi. Melalui proses glikolisis ini 4 buah molekul ATP & 2 buah molekul NADH (6 ATP) akan dihasilkan serta pada awal tahapan prosesnya akan mengkonsumsi 2 buah molekul ATP sehingga total 8 buah ATP akan dapat terbentuk.

Tahap metabolisme energi berikutnya akan berlangsung pada kondisi aerobik dengan mengunakan bantuan oksigen (O2). Bila oksigen tidak tersedia maka molekul piruvat hasil proses glikolisis akan terkonversi menjadi asam laktat. 2. Siklus Metabolisme Asam Laktat Asam laktat merupakan produk hasil metabolisme karbohidrat tanpa menggunakan oksigen (metabolisme anaerob). Asam laktat diproduksi di sel otot saat suplai oksigen tidak mencukupi untuk menunjang produksi energi. Produk asam laktat normal terdapat di dalam tubuh manusia. Glikolisis anaerobik, yang melibatkan pemecahan tidak sempurna dari salah satu bahan makanan yaitu karbohidrat (gula), menjadi asam laktat (karena itu dinamakan asam laktat). Di dalam tubuh, semua karbohidrat dikonversi menjadi gula sederhana yaitu glukosa. yang segera dapat dipergunakan dalam bentuk glukosa, disimpan di dalam hati dan otot sebagai

glikogen untuk dipergunakan kemudian. Asam laktat adalah hasil dari glikolisis anaerobik. Ciri-ciri dari sistem glikolisis anaerobik adalah sebagai berikut: (1) menyebabkan terbentuknya asam laktat yang dapat menyebabkan kelelahan, (2) tidak membutuhkan oksigen, (3) hanya menggunakan sumber energi karbohidrat (glikogen dan glukosa), dan (4) energi yang dilepaskan hanya cukup untuk resintesis A TP dalam jumlah yang sedikit.

Seperti telah dijelaskan di atas bahwa produk akhir dari glikolisis anaerobik adalah asam laktat. Asam laktat akan menurunkan pH dalam otot maupun darah. Selanjutnya, penurunan pH ini akan menghambat kerja enzimenzim glikolilik dan mengganggu reaksi kimia di dalam sel otot Pada dalam keadaan hipoksia, maka glikogen akan diubah menjadi glukosa, selanjutnya glukosa akan diubah laktat. Laktat melalui aliran darah masuk ke hati. Di dalam hati, laktat akan diubah kembali menjadi glukosa. Glukosa kembali masuk ke dalam darah yang selanjutnya akan digunakan di dalam otot. Di dalam otot, glukosa diubah kembali menjadi glikogen. Hal tersebut dikenal dengan siklus asam laktat atau siklus Cori (Lubis., 2006 Vernon., 2010).

Glikogen awal putus menjadi unit-unit glukosa 1-fosfat dan masingmasing unit dibagi menjadi dua fragmen 3-karbon. Produk akhir dari perombakan glukosa adalah asam piruvat. Energi yang bermanfaat dari glikolisis adalah 3-Adenosine Diphosphate (ADP) dan mengalami fosforilasi kembali untuk menghasilkan 3-Adenosine Triphosphate (ATP), dan 4 ion hidrogen (H+) per molekul glukosa 1-fosfat yang di putus dari glikogen. Pada kondisi anaerobik, ion hidrogen dilepaskan dalam glikolisis, tetapi siklus asam trikarboksilat atau siklus Krebs tidak dapat menggabungkannya dengan oksigen pada kecepatan yang cukup sehingga cenderung berakumulasi dalam otot. Kelebihan ion hidrogen ini, kemudian digunakan untuk mengkonversi asam piruvat menjadi asam laktat. Pada kondisi aerobik, ion-ion tersebut diterima oleh senyawa pembawa H+, nikotinamida adenin dinukleotida bentuk oksidasi (NAD+) dan mentransportasikan H+ ke dalam mitokondria untuk fosforilasi kembali sehingga menghasilkan 4 molekul ATP. Selanjutnya asam piruvat memasuki siklus Krebs dan dirombak menjadi karbondioksida dan ion hidrogen. Karbondioksida kemudian berdifusi memasuki peredaran darah sebagai hasil sisa, sedangkan ion hidrogen diterima oleh NAD+ untuk membentuk senyawa NADH (NAD dalam bentuk reduksi). Produk-produk perombakan dari asam lemak dan protein, juga memasuki siklus Krebs dan dikonversi menjadi energi (Van der Beek, 2001). 3. Mikroorganisme Yang Berperan Dalam kondisi anaerobik, tidak adanya oksigen, asam piruvat dapat dialihkan oleh organisme ke dalam satu dari tiga jalur: asam fermentasi laktat, fermentasi alkohol, atau selular (anaerobik) respirasi. Contoh tipe fermentasi 1. Fermentasi asam Lactat: Ditemukan pada bakteri Streptococcus cremoris, Lactobacillus acidophilus 2. Fermentasi campuran (Mixed acid fermentation): Ditemukan pada bakteri Escherichia coli, Dasar dari uji methyl red 3. Fermentasi 2,3-Butanediol: Ditemukan pada bakteri Enterobacter aerogenes, Dasar dari Uji reaksi Voges-Proskauer

Fermentasi Asam Laktat Dalam frementasi asam laktat dibutuhkan bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat yaitu sekelompok banketri yang mampu mengubah karbohidrat (glukosa) menjadi asam laktat. Bakteri yang termasuk kelompok bakteri asam laktat L adalah Aerococcus, Allococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, dan Vagococcus. Bakteri asam laktat mampu memproduksi asam laktat sebagai produk akhir perombakan karbohidrat, hidrogen peroksida dan bakteriosin. Fermentasi asam laktat terbagi menjadi dua jenis, yaitu homofermentatif (sebagian besar hasil akhir merupakan asam laktat) dan heterofermentatif (hasil

akhir berupa asam laktat, asam asetat, etanol dan CO2). Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme pembentukan asam laktat, yaitu piruvat akan diubah menjadi laktat (atau asam laktat) dan diikuti dengan proses transfer elektron dari NADH menjadi NAD+. Pola fermentasi ini dapat dibedakan dengan mengetahui keberadaan enzim-enzim yang berperan di dalam jalur metabolisme glikolisis. Pada heterofermentatif, tidak ada aldolase dan heksosa isomerase tetapi menggunakan enzim fosfoketolase dan menghasilkan CO2. Metabolisme heterofermentatif dengan menggunakan heksosa (golongan karbohidrat yang terdiri dari 6 atom karbon) akan melalui jalur heksosa monofosfat atau pentosa fosfat.Sedangkan homofermentatif melibatkan aldolase dan heksosa aldolase namun tidak memiliki fosfoketolase serta hanya sedikit atau bahkan sama sekali tidak menghasilkan CO2. Jalur metabolisme dari yang digunakan pada homofermentatif adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas. Beberapa contoh genus bakteri yang merupakan bakteri homofermentatif adalah Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus, dan Lactobacillus; sedangkan contoh bakteri heterofermentatif adalah Leuconostoc dan Lactobacillus.

Lactobacillus Bulgaricus sangat penting dalam fermentasi youghurt, karena akan menghasilkan asam laktat. Menurut Anonim (2006) kombinasi antara Streptococcus Thermophillus dan L. bulgaricus dapat meningkatkan produksi asam laktat yang lebih tinggi. S. thermopillus tumbuh lebih cepat dan menghasilkan karbondioksida. Karbondioksida ini akan menstimulasi pertumbuhan L. bulgaricus. Disamping itu, aktivitas proteolitik dari L. bulgaricus akan menghasilkan peptida dan asam amino yang digunakan oleh S. thermophillus. S. thermophillus berperan dahulu untuk menurunkan pH sampai sekitar 5,0 baru disusul L. bulgaricus menurunkan lagi sampai mencapai 4,0. Menurut Anonim (2006), L. bulgaricus lebih berperan pada pembentukan aroma, sedangkan S. thermophillus lebih berperan pada pembentukan cita rasa soyghurt.

Lactobacillus acidophilus umumnya dikenal sebagai bakteri probiotik. Banyak ditemukan pada saluran pencernaan dan dapat menghasilkan antibiotik alami yang disebut “lactocidin” dan “acidohilin”, yang dapat meningkatkan resistensi imun terhadap bakteri patogen dan fungi seperti Escherchia coli (Dwyana, 2005). Bakteri ini memiliki temperatur pertumbuhan optimum pada 37ºC dan relatif toleran terhadap oksigen dibandingkan dengan spesies probiotik lainnya seperti Bifidobacterium. Di bawah suhu 20ºC pertumbuhannya sudah melambat dan kebanyakan spesies ini tidak tumbuh lagi pada suhu 15ºC (Anonim, 2006). Menurut Anonim (2006), Lactobacillus casei juga merupakan bakteri probiotik meskipun juga digunakan pada beberapa kultur starter pada keju Cheddar. Menurut Dwyana (2005), L. casei berfungsi sebagai sistem imun berupa bakteriosin yang menghambat pertumbuhan bakteri patogen pada saluran pencernaan, selain itu juga sangat efektif dalam peningkatan immunoglobulin A. Menurut Mufidah (2000) dalam Yuliana (2004), menyimpulkan bahwa L. casei subsp casei R-52 dapat digunakan untuk menurunkan kadar kolesterol pada manusia. Menurut Surono (2004), L. casei tersebar di alam dan telah diisolasi dari produk-produk olahan susu dan saluran pencernaan berbagai hewan. Jenis bakteri ini dapat tumbuh pada pH 4,4-9,6. Streptococcus thermophillus adalah bakteri gram positif, berbentuk bulat yang terdapat sebagai rantai. Jenis ini memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertambahan berat badan, meningkatkan gerakan perut dari 4,8 kali dalam 10 hari menjadi 5,7 kali (Edwin, 2006).

Daftar Pustaka Widiyanto. 2007. Latihan Fisik dan Asam Laktat. Jurnal MEDIKORA. Vol.111(1): 61-79 Hernawati. 2010. Produksi Asam Laktat Pada Exercise Aerobik Dan Anaerobik . Bandung: FMIPA Universitas Pendidikan Indonesia

Proses Metabolisme dari Sukrosa Menjadi Asam Glutamat

Oleh: Kelompok VI Eka Mustika : 1807111686 Habibullah Maulana: 1807113445 Lusia Alvid : 1807111748 Yosia Jumaga : 1707123028

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2018

I.

SUKROSA Sukrosa dikenal sebagai sebuah disakarida di mana monomermonomernyalah yang yang membentuknya yaitu berupa unit fruktosa dan glukosa dengan C12H22O11 sebagai rumus molekulnya. Sukrosa merupakan disakarida karbohidrat yang jika dihidrolisis akan membentuk beberapa monosakariya yang sama atau berbeda. Disakarida ini terbentuk melalui kondensasi antara glukosa dan fruktosa. Struktur senyawa sukrosa sebagai berikut :

Dalam kehidupan sehari-hari , sukrosa kita kenal sebagai gula dapat pada berbagai jenis buah-buahan dan sayuran, contohnya tebu serta bit gula. Karena gula ini belum dalam bentuk paling sederhana, sukrosa akan dipecah terlebih dahulu oleh bantuan enzim bernama beta-fruktosidase. Kemudian akan mengalami proses hidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa. Setelah dihidrolisis jadi glukosa dan fruktosa, selanjutnya fruktosa dan glukosa ini akan masuk ke dalam jalur metabolisme nya masing-masing. Glukosa bisa disalurkan dalam darah dan selanjutnya disimpan dalam sel otot dan sel hati. Saat kita mendapatkan glukosa dari makanan, glukosa akan diserap melalui usus halus, dan kemudian disalurkan lewat darah. Gula yang berada di darah disebut dengan gula darah. Keberadaan gula darah ini selanjutnya akan merangsang hormon insulin. Hormon insulin akan dilepaskan ke darah oleh organ bernama pankreas untuk jadi pengantar gula darah masuk dalam sel-sel otot dan sel-sel hati untuk disimpan. Berbeda dengan jalur metabolisme fruktosa. Fruktosa tidak akan dialirkan ke dalam darah, sehingga membuat kadar gula darah stabil. Alih-alih ke darah, fruktosa akan masuk ke dalam hati dan diproses di dalam organ tersebut. Fruktosa juga bersifat lipogenik, sehingga dapat merangsang produksi sel lemak. Keberadaan fruktosa tidak merangsang produksi hormon leptin yang bertugas mengatur asupan dan pengeluaran energi. Nah, maka itu, kalau orang kelebihan fruktosa dikhawatirkan penumpukan lemak akan lebih cepat terjadi dibandingkan jika kelebihan glukosa. Kelebihan fruktosa memiliki efek yang sama dengan orang yang kelebihan makanan berlemak.

II.

ASAM GLUTAMAT Asam glutamat merupakan asam amino yang banyak diproduksi. Glutamat sendiri adalah salah satu jenis asam amino non-essensial yang merupakan substansi dasar penyusun protein dan bisa diproduksi sendiri oleh tubuh kita untuk keperluan metabolisme serta ditemukan hampir di dalam setiap makanan yang mengandung protein. Beberapa jenis makanan yang mengandung glutamat dari alam adalah tomat, keju, saos soya, saos ikan, dan bahkan juga terdapat di air susu ibu (ASI). Asam glutamat biasanya digunakan pada produksi MSG. Asam glutamat sebagian dapat dihasilkan dengan cara menggunakan mikroba. Berbagai teknik yang telah diketahui dalam pembuatan asam Lglutamat, tapi memiliki bermacam variasi efisiensi dalam konversi gula menjadi asam glutamat. Dalam semua sistem dan di antara parameter lain, ekskresi asam glutamat oleh sel-sel bakteri memiliki tingkat faktor peleburan. Kondisi Kultur 1. Sumber Karbon Bakteri penghasil asam £-Glutamat dapat menggunakan berbagai macam sumber karbon, seperti glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, ribosa, atau silosa, sebagai substrat untuk pertumbuhan sel dan biosintesis asam glutamat. Konsentrasi biotin pada medium harus benar-benar dikontrol dalam level suboptimal agar memaksimalkan pertumbuhan sehingga diperoleh asam glutamat yang tinggi. Oleh karena itu, bahan baku kaya biotin, seperti molase dari gula bit dan gula tebu, tidak dapat digunakan sebelum ditemukannya pengaruh mediasi biotin pada penisilin dan asam lemak jenuh C16-C18. Asam oleik hanya membutuhkan akumulasi mutan asam £-Glutamat pada medium yang kaya biotin ketika konsentrasi asam oleik terkontrol pada level suboptimal agar pertumbuhan maksimal. 2. Sumber Nitrogen dan Kontrol pH Medium yang baik untuk fermentasi asam £-Glutamat mengandung nitrogen dengan kadar 9,5 %. Contoh sumber nitrogen yang dapat ditambahkan ke dalam medium adalah amonium klorida atau amonium sulfat. Bakteri yang menghasilkan asam glutamat juga memiliki aktivitas urease yang kuat sehingga urea juga dapat digunakan sebagai sumber nitrogen. Ion amonium berpengaruh pada pertumbuhan sel dan pembentukan produk sehingga konsentrasinya dalam medium harus dikontrol pada konsentrasi rendah. Tingkat keasaman (pH) medium sangat mudah menjadi asam karena ion amonium terasimilasi dan dihasilkan asam glutamat. Amonia dalam bentuk gas lebih baik daripada basa cair dalam menjaga pH pada level 7-8, sebagai pH optimum untuk produksi asam £-Glutamat. Amonia dalam bentuk gas berperan sebagai agen pengontrol pH dan sebagai sumber nitrogen serta dapat mengatasi

bermacam-macam masalah teknis. Penambahan otomatis gas amonia dapat mengontrol pH dengan tepat. Selain itu, juga mencegah efek merugikan dari amonia dan pengenceran yang tidak diinginkan pada cairan fermentasi. 3. Faktor Tumbuh Bakteri penghasil asam £-Glutamat membutuhkan biotin untuk pertumbuhan dan konsentrasinya harus dikontrol agar memperoleh produk yang maksimal. Dampak biotin pada fermentasi asam £-Glutamat sangat erat kaitannya dengan permeabilitas asam £-Glutamat terhadap membran sel. 4. Ketersediaan Oksigen Biosintesis dari asam glutamat merupakan proses aerob yang membutuhkan oksigen selama proses fermentasinya. Untuk mengoptimalkan produksi, kadar oksigen terlarut harus dijaga pada kondisi optimal. Sel yang melakukan respirasi akan mengkonsumsi oksigen dalam media hanya dalam beberapa detik sehingga oksigen harus disuplai secara terus-menerus untuk menjaga konsentrasi oksigen terlarut. Akumulasi Produk Lain yang Dipengaruhi oleh Perubahan Kondisi Kultur 1. Asam Laktat dan Asam Suksinat Brevibacterium flavum yang memproduksi asam glutamat mengakumulasi asam laktat dan asam suksinat ketika dikulturasi dengan jumlah oksigen yang kurang. Saat jumlah suplai oksigen kurang dari kondisi kejenuhan komplet ke berbagai derajat kecukupan kebutuhan oksigen, produk utama berubah dari asam glutamat menjadi asam suksinat kemudian menjadi asam laktat. Lebih dari 30 g l-1 asam suksinat atau 45 g l-1 asam laktat dapat mengakumulasi pada 72 h kondisi optimum. 2. Asam α-Ketoglutarat Suplai oksigen yang cukup dengan ketidakadaan ion amonium pada fermentasi asam £-Glutamat akan menghasilkan akumulasi asam α-Ketoglutarat. Ketika pengontrol pH diubah dari NH4OH menjadi NaOH pada pada akhir fase pertumbuhan, 18 g l-1 asam α–Ketoglutarat terakumulasi pada hasil substrat 0,20 g g l-1 pada pembudidayaan 72 h. 3. Asam £-Glutamin Asam £-Glutamat diubah menjadi £-glutamin ketika terdapat kelebihan amonium klorida pada kultur pada pH rendah dengan adanya ion seng. Pada medium yang mengandung 40 g l-1 amonium klorida dan 10 mg l-1 sulfat seng, sel terakumulasi lebih dari 40 l-1 £-Glutamin pada 0,30 g l-1 sumber karbon. Konsentrasi tinggi ion amonium pada kondisi pH rendah menghasilkan produksi N -asetil-£-glutamin. Ion seng efektif dalam pengurangan ekskresi N -asetil-£-glutamin dalam akumulasi £-glutamin.

III. Proses Metabolisme dari Sukrosa Menjadi Asam Glutamat Glutamat sendiri adalah salah satu jenis asam amino non-essensial yang merupakan substansi dasar penyusun protein. Tahap awal reaksi metabolisme seluler asam amino (metabolisme protein) melibatkan pelepasan gugus asam amino dan kemudian perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Terdapat 2 proses utama dalam pelepasan gugus amino, yaitu transaminasi dan deaminasi. Transaminasi Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi ini gugus amino dari suatu asam amino dipindahkan kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, a ketoglutarat atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino, sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut :

Reaksi ini bersifat reversibel. Pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang, karna gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino diterima oleh asam keto. Alanin transaminase dapat mengubah berbagai jenis asam amino menjadi alanin, selama asam piruvat ada. Glutamat transaminase dapat mengubah berbagai jenis asam amino menjadi asam glutamat. Apabila jumlah alanin transaminase banyak maka alanin akan diubah menjadi asam glutamat oleh enzim alaninglutamat transaminase. Jadi, walaupun ada beberapa jalur transaminasi tapi asam ketoglutarat merupakan akseptor gugus amino terakhir, sehingga hasil transaminasi keseluruhan adalah asam glutamat

Deaminasi Oksidatif Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis. Asam glutamat + NAD+

a ketoglutarat + NH4+ + NADH + H+

Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain NAD+ glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP+ sebagai aseptor elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam amino oksidase dan D-asam oksidase. Siklus Krebs ∑ Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs ∑ Zat hasil deaminasi/transaminasi yang dapat masuk siklus Krebs adalah: alfa ketoglutarat, suksinil ko-A, fumarat, oksaloasetat, sitrat

Jalur a-ketoglutarat dan enzim yang terlibat dalam setiap proses ∑ Jalur ini memuat pengubahan arginin, prolin, histidin, dan glutamin menjadi asam glutamat yang selanjutnya senyawa akhir dideaminasi menghasilkan aketoglutarat.

∑ Arginin oleh enzin arginase dipecah menjadi ornitin dan urea, dengan jalan transmiasi onitin yang terbentuk diubah menjadi glutamat semialdehida yang selanjutnya mengalami dehidrogenasi menjadi asam glutamat. Enzim pertama adalah ornitin transaminase dan yang berikutnya ialah dehidrogenase yang dibantu oleh NAD+ ∑ Prolin oleh prolin oksidase diubah menjadinprolin karboksilat yang karena tidak mantap langsung berubah menjadi glutamat semi aldehida kemudian menjadi asam glutamat melalui reaksi dehidrogenasi. ∑ Enzim histidase , urokanat hidratase dan imidazolon propionase bersama-sama membuka cincin imidazolpada histidin menjadi N-formimino glutamat. Senyawa ini kemudian melepaskan gugus formimino dalam suatu rekasi transfer yang dikatalisa oleh glutamat-formimino tansferase dan berubah menjadi asam glutamat. ∑ Glutamin dapat membebaskan gugus NH3, pada reaksi hidrolisis yang dikatalisa oleh glutaminase, menjadi asam glutamat. Senyawa tersebut juga bisa diubah menjadi asam glutamat karena kegiatan enzim glutamat sintase. IV. Produksi Asam Glutamat Pembentukan asam glutamate dapat dilakukan dengan menggunakan Micrococcus glutamicum yang kemudian lebih dikenal dengan nama Corynebacterium glutamicum. Reaksi yang terjadi dalam produksi asam glutamate adalah sebagai berikut: 1) metabolisme glukosa melalui jalur EMP (Embden Meyerhof Partnas) dan HMS (Hexosa Monophosphat Shunt), 2) pada laju aerasi yang rendah, jalur EMP lebih dominan sehingga asam laktat lebih terakumulasi jika dibandingkan daripada asam glutamate, 3) dengan udara cepat, system HMS akan dominan sehingga asam glutamate akan terakumulasi. Setelah asam glutamate terbentuk, maka mikroorganisme hanya mempunyai sedikit kemampuan untuk menguraikan produk yang terjadi. Pada system HMS, glukosa dioksidasi menjadi glukonat. Dari 6phosphoglukonat dan ribose 5-phosphat terbentuklah piruvat dan asetat. Mikroorganisme ini tidak dapat mensintesis asam glutamatdari piruvat dan laktat., tetapi dapat memproduksi asam glutamate dari malat dan sitrat. Malat dihasilkan dari reaksi enzim, karena asam dengan 4 karbon dibutuhkan untuk pembentukannya. Asam sitrat dibentuk dari asetat dan oksalat, kemudian dioksidasi menjadi asam glutamate melalui NADP-dehidrogenase khusus, misalnya isositrat dehidrogenase dan L-glutamat dehidrogenase yang terhadap dalam ion ammonium. Selain mikroorganisme tersebut di atas, asam glutamate dapat diproduksi oleh Brevibacterium circulars, B. megaterium, B. cercus, B. divanicatum, B. flavum, B. laktofermantum, dan lain sebagainya.

Mekanisme Biosintesis Asam £-Glutamat Produksi asam £-Glutamat membutuhkan dua enzim penting, yaitu Phosphoenol Carboxylase dan α-Ketoglutarate Dehydrogenase.

Gambar 1. Jalur pembentukan asam glutamat melalui siklus glioksilat sebagai sistem pembentuk oksaloasetat tanpa pembentukan karbondioksida.

Gambar 2. Jalur pembentukan asam glutamat melalui fosfoenolpiruvat dengan pengikatan karbondioksida

Produksi asam £-Glutamat membutuhkan dua enzim penting, yaitu Phosphoenol Carboxylase dan α-Ketoglutarate Dehydrogenase. Phosphoenol Carboxylase akan mengkatalis karboksilasi dari fosfofenol piruvat ke dalam bentuk oxaloasetat. Sedangkan α-Ketoglutarate Dehydrogenase, mengubah α-

Ketoglutarat menjadi suksinil KoA. Efisiensi dari fiksasi karbondioksida oksaloasetat bergantung pada hasil dari aktivitas Phosphoenol Carboxylase. Asam aspartat menunjukan adanya hambatan dan tantangan enzim. Penghambatan ini telah ditingkatkan oleh asam α-Ketoglutarat. Oleh karena itu, endogenus asam aspartat dan asam α-Ketoglutarat harus diminimalkan apabila produk asam £Glutamatingin dimaksimalkan. α-Ketoglutarate Dehydrogenase ini penting untuk oksidasi glukosa menjadi CO2. Enzim ini dicegah oleh cisakonitat, suksinil KoA, NADH, NADPH, piruvat dan oksalat yang kemudian akan diubah menjadi asetil KoA. Kandungan α-Ketoglutarate Dehydrogenase dari bakteri penghasil asam glutamat sangat menguntungkan untuk sintesis asam glutamat dari asam αKetoglutarat, mencegah oksidasi asam α-Ketoglutarat menjadi CO2 dan H2O melalui suksinil KoA. Nilai K m α-Ketoglutarate Dehydrogenase untuk asam αKetoglutarata adalah sekitar 1×17 glutamat dehydrogenase. Enzim ini kemudianmengkatalis formasi asam glutamat menjadi lebih luas daripada αKetoglutarate Dehydrogenase. Akibatnya,, konsentrasi endogenus α-Ketoglutarat yang mengatur daur metabolit α-Ketoglutarat mengikuti biosinteseis asam glutamat ataupun oksidasi. Hal ini ditunjukan dengan cukup tingginya produksi asam glutamat.

DAFTAR PUSTAKA

Agus, (2011). Efek hasil olahan asam glutamat dari Corynebacterium glutamicum menjadi MSG (monosodium glutamat) bagi kehidupan. https://aguskrisnobog.wordpress.com/2011/12/16/efek-hasil-olahan-asam glutamat-dari-bakteri-corynebacterium-glutamicum. Diakses: 24 April 2018. Agus, (2012). Biosintesis Asam Glutamat Berbasis Pemanfaatan Mikroorganisme. https://aguskrisnoblog.wordpress.com. Diakses: 9 Agustus 2018.

Enzim Fumarase

Oleh : Kelompok 7: Aini Hafizah

1807113178

Irfan Alfandi

1807113204

Melyana Thoresia Manalu

1807113181

Muhammad Afdil

1807111742

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

BAB I PEMBAHASAN Asam fumarat merupakan senyawa kimia yang memiliki rumus kimia HO2CCH=CHCO2H. Senyawa ini berupa senyawa kristal dan merupakan isomer asam dikarboksilat tak jenuh asam maleat. Senyawa ini memiliki rasa seperti buah-buahan. Garam dan ester asam fumarat dikenal sebagai fumarat. Sifat-sifat kimia asam fumarat dapat terlihat dari gugus fungsinya. Asam lemah ini dapat membentuk diester, mengalami adisi di ikatan gandanya, dan merupakan dienofil yang baik. Asam fumarat berbentuk kristal putih dan mempunyai rumus molekul C4H4O4. Proses produksi asam fumarat ini menggunakan bahan baku butena. Selain itu, asam fumarat juga dapat dibuat dari fermentasi jus apel menggunakan jamur Rhizopus nigricans. Bahan baku butena yang dalam ini berupa fasa gas mempunyai rumus molekul C4H8 dengan flash point -112 oF. Pada Enzim fumarase dapat terjadi defesiensi, yang disebabkan oleh mutasi gen yang mengkode fumarase. Kekurangan enzim fumarase menyebabkan ensefalopati, retardasi wajah yang berat, fitur wajah yang tidak biasa, kelainan otak, dan serangan epilepsi karena jumlah abnormal rendah fumarase dalam sel. Pola penurunan penyakit ini disebut autosomal resesif. I.1. Pemilihan Proses Asam fumarat pertama kali dibuat dari asam suksinat. Cara sintesis tradisional melibatkan oksidasi furfural (dari hasil pemrosesan jagung) menggunakan natrium klorat dengan keberadaan katalis berbasis vanadium. Zaman sekarang, sintesis asam fumarat dalam skala industri kebanyakan berdasarkan isomerisasi katalitik asam maleat (yang bisa didapatkan dalam jumlah besar dari hidrolisis maleat anhidrat, yang diproduksi dari oksidasi katalitik benzena atau butana) dalam larutan akuatik. Pada saat ini, kebanyakan asam fumarat diproduksi dari benzena, butana, dan butena. Asam fumarat yang dibuat dari butena dilakukan dengan tiga tahap reaksi yaitu adalah oksidasi butena

menjadi maleat anhidrat dilanjutkan oleh hidrolisis maleat anhidrat menjadi asam maleat dan yang terakhir adalah asam maleat diisomerisasi menjadi asam fumarat. 1. Reaksi Kimia Butena adalah bahan baku dari pembuatan asam fumarat. Tahap pertama dari proses produksi asam fumarat yaitu adalah oksidasi butena yang akan menghasilkan maleat anhidrat. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut : Reaksi utama: C4H8 + 3O2

4H2O3

+ 3H2O

Reaksi samping: C4H8 + 6O2 C4H8 + O2 C4H8 + O2

2

+ 4H2O

2H4O 6H6O

+ H2O

Maleat anhidrid yang terbentuk ditambahkan pada aquadest yang telah dididihkan. Dalam hal ini aquadest berfungsi sebagai pelarut sehingga mempermudah terjadinya pembukaan ikatan pada senyawa siklik dari anhidrida maleat dan terbentuknya karbokation. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:

Gambar 1.1. Mekasnisme reaksi pengubahan asam maleat menjadi Fumarat Reaksi hidrolisis tersebut akan membentuk asam maleat. Sebagian asam maleat mengkristal dalam air, karena kelarutan asam maleat dalam air adalah sekitar 44,1 g/100 g air pada 25°C. Sebagian asam maleat lainnya larut dalam air,

yang kemudian digunakan untuk mengubah menjadi asam fumarat. Mekanisme reaksi pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat sebagai berikut:

Gambar 1.2. Mekasnisme perpindahan elektron pada reaksi asam maleat Larutan filtrat asam maleat dari proses sebelumnya ditambahkan HCl pekat dan direfluks perlahan-lahan. Dalam hal ini HCl pekat berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk memprotonasi salah satu gugus karbonil sehingga ikatan rangkap pada atom karbon dapat beresonansi dan terjadi rotasi pada ikatan tunggal, selanjutnya ikatan rangkap beresonansi kembali. Setelah dilakukan refluks mulai terbentuk endapan kristal asam fumarat dari larutan panas. Larutan didinginkan pada suhu kamar dan direkristalisasi dengan air. Pada tahap rekristalisasi digunakan air sebagai pelarut yang sesuai karena asam fumarat termasuk senyawa yang polar sehingga akan larut dalam pelarut yang polar pula. 2. Katalis Dalam reaksi oksidasi yang terjadi, katalis yang digunakan adalah Vanadium Phosphorus Oxide (VPO). Katalis ini memiliki komposisi berikut vanadium (9,53 %), oksigen (77,74 %), phospat (12,74 %). Susunannya berupa macroporus VPO phases dengan template berupa polysterene spheres. Massa jenis katalis ini 4,339 g/cm3 dengan surface area-nya 38,2 m2/g. Harga katalis ini sekitar 1200 – 1300 USD per tonnya. Sedangkan untuk reaksi isomerisasi digunkan katalis Ammonium Bromide (NH4Br). Katalis ini memiliki bulk density

sebesar 600 g/L. Bentuknya berupa kristal berwarna putih yang dilarutkan dalam air. Harga katalis ini sekitar 1500 – 3500 USD per tonnya. 3. Justifikasi Proses yang Dipilih Proses yang dipilih untuk perancangan pabrik ini adalah proses berbasis petrokimia. Proses ini membutuhkan 3 tempat untuk terjadinya reaksi yang utama. Reaksi oksidasi akan dilakukan di reaktor multitubular, reaksi hidrolisis terjadi di absorber, dan reaksi isomerasi terjadi di reaktor tangki alir berpengaduk dengan bantuan asam klorida. I.2. Market Analysis (Penentuan Kapasitas Pabrik) 1. Potensi Pasar yang Ada Asam Fumarat (HOOCC2H2COOH) adalah senyawa dengan dua gugus karboksilat. Asam fumarat, yang merupakan building block, memiliki cakupan aplikasi yang luas, mulai dari aplikasi untuk produk bernilai jual tinggi seperti bahan tambahan pada makanan dan farmasi hingga aplikasi pada produksi dengan kapasitas besar seperti, BDO (1,4- butanediol), polybutylene terephthalate, tetrahydrofuran, ᵞ-butyrolactane, polyurethane, plasticizer, resin, dan coating (pelapisan). Potensi dari asam fumarat yang sangat besar adalah senyawa ini dapat berfungsi sebagai pengganti maleat anhidrat dalam proses produksi butanediol. Selain itu asam fumarat juga digunakan di industri tinta dan kertas. Dari, sisi harga, pada tahun 2014 asam fumarat berbasis petrokimia berada di kisaran USD 14.000 – 15.000 per metrik ton. Harga dari asam fumarat tentunya dapat diturunkan lagi jika kapasitas produksi global sudah meningkat yang diiringi dengan peningkatan efisiensi teknologi serta performa alat. Di sisi lain harga butena internasional yakni sekitar USD 1400 per ton relatif sangat murah jika dibandingkan harga asam fumarat yang mencapai USD 14.000. Namun dengan perkembangan saat ini tepatnya di tahun 2014 di mana permintaan global asam fumarat juga meningkat. Jadi, pabrik ini tergolong sangat menarik untuk didirikan dengan analisis kuantitatif secara kasar rasio antara harga produk dan bahan baku.

Gambar 1.3. Potensi Penggunaan Asam Fumarat

Gambar 1.4. Konsumsi Asam Fumarat di Dunia Berdasarkan Negaranya (chemical. Salah satu senyawa derivatif dari asam fumarat adalah Poly Buthylene Terphthalate (PBT). Karena semakin naiknya harga dari polipropilen dan polietilen, pemakaian PBT diprediksi akan tumbuh cepat di masa depan. Seiring dengan berkembangnya isu-isu lingkungan, PBT merupakan produk “hijau” dibandingkan polipropilen dan polietilen karena PBT bersifat biodegradable. Menurut Frost dan Sullivan, investasi di bidang pasar rekayasa plastik di Asia Tenggara tumbuh 10-15% per tahun dalam delapan tahun terakhir. Pada tahun 2011, investasinya sebesar 6 miliar EURO. Sedangkan permintaan plastik di Indonesia mencapai 2,1 juta ton di tahun 2012. 2. Kapasitas Pabrik yang Sudah Ada Di China tepatnya di Changzaou, produksi asam fumarat cukup besar yaitu sekitar 150.000 metrik ton per tahun, seperti yang dilaporkan oleh Changzhou Yabang Chemical Co.,Ltd. Perusahaan ini menyuplai bahan baku dari asam fumarat untuk memproduksi resin poliester tak jenuh di dunia. Sedangkan di pabrik lain yang juga di China, tepatnya di Anhui, Anhui Sealong Biotechnology Co. Ltd. juga memproduksi asam fumarat namun dengan kapasitas 20.000 ton per tahun. Di India juga terdapat pabrik asam fumarat dengan kapasitas 14.000 ton per tahun yaitu Thirumalai Chemicals Ltd. Pabrik ini menyuplai asam fumarat sejak

tahun 1992 sebagai fine chemical, sedangkan suplai asam fumarat untuk industri makanan dimulai pada tahun 1996. 3. Kapasitas Produksi yang Optimum Kapasitas produksi yang optimum didasarkan oleh trend penggunaan asam fumarat di dunia pada tabel I dan butena sebagai raw material yang tersedia. Dimisalkan jangka waktu dari studi kelayakan sampai dengan pabrik siap produksi 100%, yang termasuk di dalamnya adalah pembangunan pabrik dan commisioning, adalah 3 tahun dimulai dari 1 Januari 2016. Jadi pabrik ini siap menyuplai kebutuhan asam fumarat mulai aktif beroperasi selama 10 tahun dimulai dari 1 Januari 2017 sampai 31 Desember 2027. Berdasarkan aspek suplai bahan baku, jumlah butena yang di Indonesia sudah mencukupi. Kebutuhan plastik di Indonesia akan meningkat, maka sebagai bahan baku plastik, asam fumarat produksinya mampu ditingkatkan dari pabrik-pabrik yang sudah ada sebelumnya. Pada tahun 2014 produksi butena di Indonesia mencapai 100466,1 ton/tahun. Dengan demikian pemenuhan bahan baku telah terpenuhi, sehingga desain kapasitas produksi pabrik sebesar 50.000 ton per tahun menjadi ideal.

DAFTAR PUSTAKA Kuchel, P.H., dan Gregory B.R. 2006. Biokimia. Jakarta: Erlangga. Ngili, Yohanis. 2009. Biokimia: struktur & fungsi Biomolekul. Yogyakarta : Graha Ilmu. Ngili, Y., dan Richardo U. 2015. Enzimologi : sifat, mekanisme, katalisis, dan kinematika enzim. Yogyakarta : Innosain. WirahadiKusumah, Muhamad. 1985. Biokimia: metabolisme energi, karbohidrat, dan lipid. Bandung : ITB.

Enzim dan Metabolisme Karbohidrat

Oleh : Kelompok 7: Aini Hafizah

1807113178

Irfan Alfandi

1807113204

Melyana Thoresia Manalu

1807113181

Muhammad Afdil

1807111742

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

A. Enzim Enzim adalah protein yang mengkatalis reaksi kimia. Enzim biasanya terdapat pada konsentrasi yang sangat rendah didalam sel, dimana mereka meningkatkan laju reaksi tanpa mengubah posisi kesetimbangan. Laju reaksi kedepan maupun reaksi kebalikan ditingkatkan oleh faktor yang sama. faktor ini biasanya sekitar 103-1012(Ngili, 2009). Enzim bersifat sangat efisien sebagai katalis biologis selektif. Tiap sel hidup punya ratusan enzim yang mengataliskan reaksi yang esential bagi kehidupan. Bahkan organisme multi sel, komplemen enzim yang ada mendiferensiasi satu tipe sel dari yang lain. Kebanyakan reaksi yang dikataliskan oleh enzim tidak berlangsung pada laju signifikan dalam kondisi fisiolgis tanpa enzim. Reaksi katalis enzim atau reaksi enzimatik adalah 103- 107 kali lebih cepat daripada reaksi tanpa katalis (Ngili dan Ricardo, 2015). Enzim sangat spesifik untuk reaktan atau substrat yang dikerjakan, derajat spesifitas substrat bervariasi. Sebagian enzim bekerja pada kelompok substrat berkaitan, yang hanya pada satu senyawa. Banyak enzim mengeluarkan stereospesifitas, berarti bahwa mereka bekerja hanya pada satu stereoisomer substrat. Sebagian reaksi enzim berfungsi sebagai titik kontrol dalam metabolisme. Metabolisme diatur dalam berbagai cara, termasuk perubahan dalam konsentrasi enzim, substrat, dan inhibitor enzim dan modulasi level aktivitas enzim tertentu. Nama enzim diambil dari kata yunani yang berarti “dalam ragi”. Ini menandakan bahwa katalis ini ada dalam sel. Pada akhir 1980an, ilmuan mempelajari fermentasi gula oleh sel ragi. Vitalists (yang mempertahankan bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat oleh sel hidup) berkata bahwa sel utuh diperlukan untuk fermentasi. Pada mekanis mengkalim bahwa enzim dalam sel ragi mengkatalis reaksi fermentasi. Kesimpulan akhir didukung oleh pengamatan bahwa ekstrak bebas sel ragi bisa mengkatalisis fermentasi. Penemuan ini lalu diikuti oleh identifikasi reaksi-reaksi individu dan enzim yang mengkatalisnya.

Meskipun fenomena fermentasi dan pencernaan telah dikenal, tetapi penjelasan pertama tentang enzim baru dibuat oleh payen dan persoz ketika mereka menemukan bahwa endapan alkohol dari ekstrak ragi mengandung suatu zat yang tidak tahan panas yang dapat mengubah tepung menjadi gula. Zat ini disebut sebagai diastase (dalam bahasa yunani berarti “pemisahan”) karena kemampuannya untuk memisahkan dekstrin yang dapat larut dengan butiran tepung yang tidak larut. Diastase menjadi istilah yang biasa digunakan untuk pencampuran enzim ini sampai tahun 1989, ketika duclaux mengusulkan penggunaan akhiran ase dalam nama enzim(Ngili, 2009). B. Klasifikasi Umum Enzim Semua Enzim diberi nama menurut sistem yang dirancang oleh komisi enzim (Enzyme Commission, EC) dari International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), dan berdasarkan pada tipe reaksi yang dikatalis enzim tersebut. setiap tipe enzim mempunyai empat digit nomor EC yang spesifik, serta nama yang kompleks namun jelas dan bisa menepis kebingungan tentang enzimenzim yang mengkatalisis reaksi yang serupa tetapi tidak identik(Ngili dan Ricardo, 2015) Berikut kelas-kelas utama enzim: Digit

Kelas Enzim

Tipe reaksi yang dikatalisis

Pertama EC 1

Oksodoreduktase Oksidasi-Reduksi. Pendonor hidrogen atau elektron adalah salah satu substratnya.

2

Tranferase

Transfer gugus Kimia dari bentuk umum A-X+B→A+B-X

3

Hidrolase

Pemotongan Hidrolitik pada C-C, C-N, C-O, dan Ikatan Lainnya

4

Liase

Pemotongan (Bukan Hidrolitik) pada C-C, CN, C-O, dan Ikatan Lainnya, meni ggalkan ikatan rangkap; atau alternatifnya yakni

penambahan

gugus

pada

suatu

ikatan

rangkap. 5

Isomerase

Perubahan penataan

geometrid

(Spasial)

suatu molekul. 6

Ligase

Ligasi

(menghubungkan)

dua

molekul

dengan mengikutsertakan hidrolisis senyawa yang memiliki △G besar untuk hidrolisis. C. Metabolisme Karbohidrat 1. Metabolisme Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi dalam makhluk hidup, mulai dari makhluk ber sel satu yang paling sederhana seperti bakteri protozoa, jamur, tumbuhan, hewan ; sampai kepada manusia, makhluk yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Didalam proses ini makhluk hidup dapat mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untyk mempertahankan kelangsungan hidupnya(Wirahadikusuma, 1985) Metabolisme meliputi proses sintesis dan proses penguraian senyawa atau komponen kehidupan dalam sel hidup. Proses sintesis itu disebut anabolisme dan proses penguraiannnya disebut proses katabolisme. Semua reaksi metabolisme dikatalisis oleh enzim , termasuk reaksi yang sederhana seperti penguraian asam karbonat menjadi air dan karbondioksida, proses pemasukan dan pengeluaran zat kimia dari dan kedalam sel melalui membran; proses biosintesis protein yang panjang dan rumit ataupun proses penguraian bahan makanan dalam sistem pencernaan, penyerapan hasil penguraian tersebut, serta penyebaran keseluruh bagian tubuh yang memerlukannya. Hal lain yang penting dari metabolisme adalah peranannya dalam proses pengawaracunan atau detoksifikasi, yaitu mekanisme reaksi pengubahan zat yang beracun menjadi senyawa tak beracun yang dapat dikeluarkan dari tubuh.

Sebagai contoh dari metabolisme yaitu pada proses pencernaan makanan. Sistem pencernaan pada hakekatnya merupakan saluran pipa panjang kenyal yang berbelok-belok, mulai dari mulut sampai ke anus. Sebagaimana terlihat digambar:

Sumber: Wirahadikusuma, 1985 Gambar saluran pencernaan manusia Polisakarida atau Karbohidrat, yang merupaka salah satu komponen utama bahan makanan, diubah menjadi monosakarida. Protein , komponen utama lainnya, diubah menjadi berbagai asam amino, sedangkan lipid menjadi asam lemak dan gliserol. Dengan demikian pencernaan pada hakikatnya mempunyai peranan menghasilkan molekul yang cukup kecil untuk dapat diserap oleh tubuh melalui dinding usus halus, untuk selanjutnya dibawa oleh aliran darah untuk disebarkan ke seluruh bagian tubuh yang memerlukannya.

Berikut ringkasan proses pencernaan karbohirat, protein, dan lipida.

2. Karbohidrat Istilah karbohidrat pada awalnya digunakan untuk golongan senyawa yang mengandung C, H, dan O yang dianalisis mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawasenyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Senyawasenyawa ini memiliki sifat sebagai zat pereduksi karena mengandung gugus karbonil seperti aldehida dan keton, dan memiliki gugus hidroksil dalam jumlah yang sangat banyak. Saat ini, istilah karbohidrat mengacu pada polihidroxil-aldehida atau polihidroxil-keton, atau senyawa-senyawa yang diturunkan dari gugus ini(Kuchel, 2006). Terdapat dua jenis monosakarida sederhana, yaitu senyawa polihidroksilik yang mengandung gugus fungsi karbonil: aldosa, yang mengandung gugus aldehida, dan ketossa, yang mengandung gugus keton. Monosakarida sederhana juga dapat digulongkan menurut jumlah atom karbon yang dikandungnya- triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan lain-lain, yang masing-masing mengandung tiga, empat, lima, atau enam atom karbon. Kedua sistem penggolangan tersebut dapa digabungkan.

3. Metabolisme Karbohidrat Setelah melewati proses penyerapan melalui dinding usus halus, sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati. Didalam hati, monosakarida mengalami proses sintesa menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukannya. Sebagian lain dari monosakarida dibawa langsung ke sel jaringan organ tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut. Karena pengaruh beberapa faktor dan hormon insulin yang dihasilkan oleh kelenjar pankreas, hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah, bila kadar glukosa dalam darah meningkat sebagai akibat naiknya proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat, sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya bila kadar glukosa menurun, umpamanya akibat olahraga, glikogen diuraikan menjadi glukosa untuk selanjutnya mengalami proses katabolisme menghasilkan energi(Wirahadikusuma, 1985).

a. Biosintesis dan perombakan glikogen Glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat merupakan senyawa antara dalam proses glikogenesis atau pembentukan glikogen dari glukosa. Proses kebalikannya, penguraian glikogen menjadi glukosa yang disebut glikogenolisis, juga melibatkan terjadinya kedua senyawa antara tersebut tetapi dengan jalur yang berbeda. Senyawa antar UDP-glukosa (glukosa uridin difosfat) terjadi pada jalur pembentukan tetapi tidak pada jalur penguraian glikogen. Demikian pula enzim yang berperan dalam kedua jalur tersebut berbeda.

Sumber: Wirahadikusuma, 1985 Gambar jalan reaksi glikogenesis dan glikogenolisis, UTP = uridin trifosfat. ATP= adenosin Trifosfat. ADP = adenosin difosfat. (P) = gugus fosfat anorganik. UDPglukosa = uridin difosfat glukosa, Enzim : E1 = fosforilase; E2 = fosfoglukomutase; E3 = Fosfatase; E4 = glukokinase; E5 = pirofosforilase; E6 = glikogen sintase. Ppi = asam pirofosfat. b. Glikogenesis Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dari glukosa diberikan oleh enzim yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi. Sedang enzim yang mengkatalisisnya adalah

glukokinase. Selanjutnya, dengan fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalamin reaksi isomerisasi menjadi glukosa 1-fosfat. Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk biosintesis disakarida dan polisakarida. Dalam hal ini UDP-glukosa bereaksi dengan fruktosa

6-fosfat, dikatalisis oleh sukrosa fosfat sintase,

membentuk sukrosa 6-fosfat, yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase dihidrolisis menjadi sukrosa. c. Glikogenolisis Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Reaksi ini tidak melibatkan UDP glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase. d. Pengaturan pembentukan dan penguraian glikogen Enzim yang mengkatalis reaksi pembentukan dan enguraian glikogen adalh masing-masing glikogen sintase dan glikogen fosforilase. Kerja kedua enzim ini diatur oleh beberapa enzim lainnya secara bertahap dan terkoordinasi sedemikian rupa sehinga kedua enzim tersebut dapat berada dalam keadaan bentuk aktif atau tidak aktif. Bila glikogen sintase berada dalam bentuk aktif, glikogen fosforilase berada dalam bentuk tak aktif, dan sebaliknya. Glikogen sintase-I dan glikogen sintesa-D masing-masing adalah bentuk aktif dan tidak aktif enzim pembentuk glikogen, sedangkan glikogen fosforilase-a dan fosforilase-b masing-masing adalah bentuk aktif dan tak aktif dari enzim pengurai glikogen. Perubahan dari glikogen sintase-D ke glikogen sintase-I yang aktif terjadi dengan cara pelepasan gugus fosfat yang terkandung dalam glikogen sintase-D oleh enzim lain yaitu sintase fosfatase. Reaksi kebalikannya, yaitu perubahan dari I ke D terjadi melalui proses fosforilasi sintase-I oleh ATP dan dikatalisis oleh

enzim sintesa kinase, menghasilkan ADP dan glikogen sintase-D. Sintase kinase adalah enzim yang kerjanya dapat dihambat oleh insulin. Kadar glukosa yang rendah dalam darah akan menimbulkan rangsangan kepada kelenjar anak ginjal untuk mensekresi hormon epinefrin yang akan mengurai ATP menjadi AMP melingkar dan PPi dengan cara mengaktifkan adenil siklase. e. Penguraian dan pembentukan glukosa Proses penguraian glukosa menjadi piruvat, alkohol, laktat, atau CO2 dan air dapat berlangsung melalui beberapa jalan metabolisme, tergantung dari keadaan lingkungan, keadaan sel, atau keadaan jasadnya. Satu macam jasad hidup dapat melakukan satu atau lebih metabolisme penguraian glukosa tergantung pada diperlukan atau tidaknya proses penguraian tersebut.

Sumber: Wirahadikusuma, 1985 Gambaran umum proses pernafasan secara keseluruhan

f. Glikolisis dan glikoneogenesis Dengan adanya oksigen (aerob), glikolisis berlangsung menghasilkan piruvat,

atau

tanpa

oksigen

(anaerob)

menghasilkan

laktat.

Glikolisis

menghasilkan dua senyawa karbohidrat beratom tiga dari senyawa beratom enam; pada proses ini terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi.

Sumber: Wirahadikusuma, 1985 Gambar Glikolisis (→) dan glikogenesis (--→) secara keseluruhan. Glukogenesis: pembentukan glukosa dari piruvat Bila glikolisis dimulai dari glukosa: Reaksi tahap pertamanya adalah memasukkan satu gugus fosfat dalam molekul glukosa menghasilkan satu gugus fosfat dalam molekul glukosa

menghasilkan glukosa 6-fosfat dengan katalis Mg2+. Reaksi kebalikannya dikatalis oleh enzim glukosa 6-fosfatase. Reaksi tahap kedua mengkatalisis isomerisasi glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh fosfoheksoisomerase yang juga mengkatalis reaksi kebalikannya. Reaksi tahap tiga adalah pemasukan gugus fosfat dri ATP, dikatalisis oleh fosfofruktokinase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor menghasilkan fruktosa 1,6difosfat. Reaksi tahap empat merupakan pemecahan senyawa karbohidrat beratom enam menjadi senyawa beratom tiga, gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat dengan dikatalis oleh enzim aldolase yang juga bekerja untuk reaksi kebalikannya. Selanjutnya terjedai reaksi isomerisasi bolak-balik antara kedua senyawa beratom tiga ini dikatalisis oleh triosafosfat isomerase. Reaksi tahap lima merupakan perubahan gliseraldehida 3-fosfat menjadi 1,3-difosfogliserat. Reaksi ini dikatalis oleh enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase dan dirangkaikan dengan reaksi reduksi pembentukan NADH. Reaksi tahap keenam ini dikatalis oleh enzim fosfogliserat kinase menghasilkan asam 3-fosfogliserat. Reaksi tahap kelima dalam urutan tahap glikolisis merupakan reaksi pertama yang menghasilkan energi. Tahap ketujuh adalah isomerisasi asam gliserat 3-fosfat menjadi asam gliserat 2-fosfat, dikatalis oleh fosfogliserat mutase. Selanjutnya di tahap kedelpan enzim enolase melepaskan satu molekul H2O dari asam gliserat 2-fosfat menghasilkan asam fosfoenol piruvat. Reaksi tahap akhir glikolisis adalah pembentukan asam piruvat dari asam enolpiruvat melalui senyawa antara enolpiruvat .

g. Glikolisis Anaerob Dalam keadaan tanpa oksigen respirasi terhenti karena proses pengangkutan elektron yang dirangkaikan dengan fosforilasi oksida melalui rantai pernafasan yang menggunakan molekul oksigen sebagai penerima elektron terakhir tidak berjalan. Akibatnya jalan metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur krebs) akan terhenti pula sehingga piruvat tidak dapat masuk kedalam daur siklus krebs malainkan

dialihkan

dehidrogenase.

pemakaiannya

yaitu

diubah

menjadi

asam

laktat

DAFTAR PUSTAKA Kuchel, P.H., dan Gregory B.R. 2006. Biokimia. Jakarta: Erlangga. Ngili, Yohanis. 2009. Biokimia: struktur & fungsi Biomolekul. Yogyakarta : Graha Ilmu. Ngili, Y., dan Richardo U. 2015. Enzimologi : sifat, mekanisme, katalisis, dan kinematika enzim. Yogyakarta : Innosain. WirahadiKusumah, Muhamad. 1985. Biokimia: metabolisme energi, karbohidrat, dan lipid. Bandung : ITB.

Metabolisme Glukosa Menjadi Aseton

Oleh : Kelompok 7: Aini Hafizah

1807113178

Irfan Alfandi

1807113204

Melyana Thoresia Manalu

1807113181

Muhammad Afdil

1807111742

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

Banyak usaha telah dilakukan untuk memanfaatkan bahan limbah yang kaya akan selulose sebagai bahan pakan ternak atau sebagai sumber gizi (substrat) dalam proses fermentasi yang mampu menghasilkan produk yang mempunyai nilai tambah, misalnya asam amino, vitamin, asam, organik, dan larutan solven (aseton dan etanoat), salah satunya proses secara simultan antara proses ensimatik dan proses biologik, seperti pada gambar 1.1

Gambar 1.1 Proses perubahan lignocellulosic menjadi beberapa produk secara simultan antara reaksi ensimatik dan reaksi biologik. Dalam proses hidrolisis selulose dan hemiselulose yang merupakan komponen utama limbah pertanian, akan menghasilkan beberapa campuran gula, misalnya dglukose dan xylose sebagai produk utama. B.macerans,salah satu fakultatif bakteri anaerob yang mampu mengubah dglukose menjadi senyawa asetat, aseton, dan etanol melalui proses glikolisis dan heterofermentasi. Adapun tipe fermentasi d-glukose oleh B.macerans ditandai adanya dua fase: fase pertama merupakan fase pembentukan asam, dengan diikuti oleh turunnya pH serta sel tumbuh secara exponential. Fase kedua disebut fase pembentukan solven, terjadi kenaikan pH, karena sebagian asetat diubah menjadi aseton. Karena ketersedian bahan dalam medium terbatas serta adanya produk yang

bersifat toksik, maka sel akan mengalami pertumbuhan yang tetap, yang akhirnya akan berhenti. Di samping fase pertumbuhan memengaruhi produk yang dihasilkan, ternyata pH medium juga memengaruhi tipe produk yang dihasilkan dari proses fermentasi dglukose oleh B.macerans. Pada pH 6.0, akhir dari proses fermentasinya ditandai dengan pertumbuhan sel yang mampu menghasilkan solven, sedangkan pada pH 7.0, asam asetat merupakan produk utama dari proses fermentasi d-glukose. Sebagai konsekuensi dari pengaruh pH serta perbedaan fase pertumbuhan terhadap tipe fermentasi d-glukose oelh B.macerans, maka sangat dimungkinkan adanya perbedaan dalam level aktivitas enzim pada proses fermentasi d-glukose tersebut. Analisa aktivitas enzim Ensim yang berperan dalam proses fermentasi d-glukose oleh B.macerans adalah: Phosphotransacetylase: aktivitas enzim phosphotransacetyla dikur spektophotometer pada suhu 25ºC, dengan mengukur kadar Coensim-A yang dibebaskan karena adanya penambahan Acetyl co-A sebagai substrat. Coensim-A transferase: pengukuran enzim coensim A transferase ditentukan dengan pengukuran tidak langsung. Acetyl co-A yang terbentuk akan mengalami proses pembebasan Co-A dengan adanya enzim phosphotrasacetylase dan arsenat. Co-A yang dibebaskan akan ditentukan dengan DTNB 5.5’-dithiobis (2-nitro-benzoic acid) Acetatkinase: aktivitas enzim acetatekinase ditentukan dengan mengukur kecepatan terbentuknya senyawa ADP karena adanya pyruvatekinase dan lactatdehidrogenase. Thiolase: enzim thiolase ditentukan berdasarkan reaksi thiolitik di mana acetoacetyl co-A sebagai substrat. Aktivitas enzim tersebut diukur dengan memonitor penurunan Co-A pada panjang gelombang 303 nm. Glyceral dehyde-3-phosphodehydrogenase: metode yang dilakukan untuk analisis enzim tersebut.

Hidrogenase: pengukuran enzim hidrogenase dilakukan pada kondisi anaerob. Aktivitas enzim tersebut dilakukan dengan memonitor reaksi reduksi dari methil viologen. Pyruvat dehydrogenase: penentuan enzim pyruvat dehydrogenase pada dasarnya sama dengan pengukuran enzim hydrogenase. Acetaldehyde reductase dan ethanol dehydrogenase: metode pengukuran kedua enzim tersebut. Sesuai dengan tipe fermentasi d-glukose oleh B.macerans, yang terbagi dalam 2 fase: fase acidogenic ditandai dengan adanya proses pembentukan asetat serta turunnya pH medium. Pada fase ini pula sel tumbuh secara exponential. Fase yang kedua adalah fase solventogenic. Pada fase ini sel memanfaatkan sisa glukose yang tersedia, serta senyawa asetat yang terbentuk untuk disintesis menjadi aseton dan etanol. Hasil dari proses fermentasi secara batch kultur, menunjukkan bahwa pH medium sangat berhubungan dengan produk yang dihasilkan. Batch fermentasi pada pH 6,0 akan menunjukkan bahwa sel mampu memproduksi aseton pada kadar yang lebih tinggi dibandingkan pada pH 7,0. pada pH 7,0 tipe proses fermentasi d-glukose ditandai dengan produksi asetat pada konsentrasi yang tinggi. Dengan demikian, secara garis besar enzim yang berperan dalam proses fermentasi d-glukose oleh B.macerans dibagi menjadi tiga kelompok: 1) enzim yang berperan dalam proses glikolisis, 2) enzim yang memproduksi asam asetat, 3) enzim yang mampu menghasilkan aseton dan etanol. Aktivitas enzim karena perbedaan fase pertumbuhan sel Enzim acetatekinase dan phosphotransacetylase pada fase pertumbuhan awal mempunyai aktivitas yang tinggi daripada fase akhir pertumbuhan. Aktivitas enzim phosphotransacetylase

terjadi

penurunan

kira-kira

sebesar

50%

dari

540

µmole/min/mg protein pada awal pertumbuhan menjadi 250 µmole/min/mg protein

pada akhir pertumbuhan, sedangkan asetatkinase aktivitasnya menurun hanya sebesar 20% dari 52 µmole/min/mg protein menjadi 43µmole/min/mg. Berbeda dengan enzim pembentuk asetat, ternyata enzim yang bertanggung jawab pada pembentukan aseton dan etanol mempunyai tipe aktivitas yang berlawanan. Enzim thiolase dan co-A transferase mempunyai aktivitas yang tinggi pada fase akhir pertumbuhan dibanding dengan fase awal pertumbuhan. Thiolase misalnya mempunyai aktivitas sebesar 2880 µmole/min/mg protein pada akhir pertumbuhan (stationary growth), dan hanya 1120 µmole/min/mg protein pada exponential growth. Begitu juga terjadi pada enzim aceto acetyl co-A transferase secara berturut-turut mempunyai aktivitas sebesar 180 dan 50µmole/min/mg protein pada akhir dan awal pertumbuhan. Metabolisme Lipida dalam Hati Metabolisme lipida dalam tubuh, hati memegang peranan yang penting sebab di dalam organ ini terjadi proses sintesis TG, phosplipid, kolesterol, dan lipoprotein. Juga, di sini terjadi oksidasi -β yang aktif, mengahsilkan energi bagi keperluan berbagai proses metabolisme. Di samping itu, hati masih memiliki peranan yang unik dalam metabolisme lipida, yakni kemampuannya membentuk senyawa-senyawa keton (keton boddies), yang merupakan sumber energi bagi berbagai organ tubuh. Pada keadaan-keadaan tertentu. Asam lemak yang banyak disintesis di hati kemudian dierterifikasi menjadi TG, phosplipid, dan kolesterol ester. Ketiga senyawa ini bersama-sama dengan apoprotein selanjutnya membentuk VLDI (Very Low Density Lipoprotein) untuk ditransport ke jaringan ekstrahepatik, di mana asam lemak dalam TG dibebaskan dari TG tersebut, diesterifikasi kembali. Dengan demikian, hati menghasilkan asam-asam lemak untuk dipakai sebagai sumber energi bagi jaringan-jaringan tubuh/disimpan di jaringan lemak. Selain VLDI, lipoprotein lain yang dibentuk oleh hati adalah HDL (High Density Lipoprotein) yang berfungsi membantu metabolisme kilomikron dan VLDI.

Gambar 1.2 Pengaturan oksidasi asam lemak rantai panjang dalam hati Ketogenesis Ketone bodies (senyawa keton dalam tubuh) adalah hasil oksidasi asam lemak yang tidak sempurna. Ketidakseimbangan hormonal terutama produksi insulin yang tidak cukup untuk mengimbangi aktivitas glukagon di dalam tubuh memungkinkan kondisi metabolisme yang cenderung mengarah ke produksi yang relatif banyak ketone bodies yang disebut ketosis. Pengertian lain Ketogenesis adalah pembentukan keton dari proses glukoneogenesis yang berlangsung dalam hepar. Keton merupakan senyawaan asam bilamana diproduksi berlebihan menyebabkan KETOASIDOSIS atau KETOSIS. Kelainan ini banyak ditemukan pada penderita DM. Seperti telah dijelaskan pada uraian terdahulu, asam lemak dioksidasi dan dibelah menjadi ASETIL KOENZIM A, dan diikuti oleh oksidasi gugus asetil

melalui DAUR ASAM SITRAT (KREB’S CYCLE) pada sel yang sama. Proses seperti ini banyak berlangsung dalam otot (baik otot lurik maupun otot jantung) yang berguna untuk penyediaan energi. Namun demikian di dalam hati dan ginjal, oksidasi asam lemak hanya sampai pada pembentukan ASETOASETAT dengan proses sebagai berikut: Asetil KoA bergabung dengan Asetoasetil KoA dan dikatalisasi enzim hidroksimetil glutaril KoA sintetase membentuk 3-hidroksi-3-metilglutaril KoA dengan melepas satu molekul Koenzim A, selanjutnya dibelah lagi oleh enzim hidroksi di atas menjadi Asetoasetat dengan melepas satu molekul asetil KoA. Asetoasetat ( 3-OKSOBUTIRAT atau D-3HIDROKSIBUTIRAT) kemudian diangkut melalui peredaran, dan mengoksidasinya lebih lanjut pada jaringan lain (OTOT dan OTAK). COO-

COO-

∣

∣

∣

∣

CH2 C=O ∣

CH3 3-OKSOBUTIRAT

CH2

H-C-OH ∣

CH3

D-3 HIROKSOBUTIRAT

1. Asam lemak yang tersimpan di dalam sel-sel adipose dengan cepat dilepas ke aliran darah. Alasan utama terjadinya hal ini adalah jika insulin sangat rendah di dalam darah, karena insulin akan menghambat lipolisis, sebaliknya akan menyimpan lemak. Pertambahan yang berlimpah dari asam lemak di dalam darah akan diambil oleh hati. 2. Oksidasi asam lemak menjadi asetil-CoA mendominasi/melebihi sintesis asam lemak di dalam hati.

3. Karena hati mengambil asam lemak dan memecahkannya menjadi asetil-CoA, kapasitas siklus asam sitrat untuk memproses molekul-molekul asetil-CoA yang dihasilkan menurun. Terutama hal ini karena metabolisme asam lemak menjadi asetilCoA menghasilkan banyak ATP, dan jumlah ATP yang tinggi akan memperlambat aktivitas siklus asam sitrat di dalam sel-sel hati. Pada dasarnya, tidak perlu memakai siklus asam sitrat (yang peranan utamanya mentransfer energi dari bahan bakar untuk digunakan dalam sintesis ATP) jika sel-sel sudah memiliki banyak ATP. Perubahanperubahan metabolisme ini akan memicu sel-sel hati membentuk asetil-CoA dan kemudian menyatukan dua molekul asetil-CoA menjadi senyawa yang mengandung empat atom karbon. Senyawa ini kemudian dimetaboliser dan akhirnya disekresikan ke dalam aliran darah sebagai ketone bodies seperti asam asetoasetat dan senyawa sejenisnya asam beta-hidroksibutirat dan aseton. Kebanyakan ketone bodies akhirnya akan diubah menjadi kembali ke asetil-CoA di dalam sel lain yang memakai ketone bodies sebagai bahan bakar. Kemudian ketone bodies di tolakkan melalui siklus asam sitrat. Salah satu ketone bodies yang terbentuk (aseton) meninggalkan badan melalui paru-paru menyebabkan pernapasan seseorang sebagai karakteristik kondisi ketosis, napas berbau seperti buah. Ketosis pada keadaan lapar atau masa puasa Jika seseorang dalam keadaan puasa, ketersediaan karbohidrat sangat rendah sehingga produksi insulin juga sedikit. Karena rendahnya kadar insulin akan menyebabkan asam lemak banyak terdapat di dalam darah dan akhirnya membentuk ketone bodies. Jantung, otot, dan bagian tertentu dari buah pinggang menggunakan ketone bodies sebagai bahan bakar. Sesudah beberapa hari dalam keadaan ketosis, otak juga mulai memetaboliser ketone bodies untuk energi. Ini adalah suatu respon penyesuaian (adaptive response) yang penting terhadap puasa. Karena semakin banyak sel-sel tubuh mulai menggunakan ketone bodies untuk sumber energi, kebutuhan akan glukosa sebagai sumber energi makin berkurang. Hal ini kemudian

mengurangi kebutuhan bagi buah pinggang dan hati untuk menghasilkan glukosa dari asam amino, akan menghemat protein yang dimanfaatkan sebagai sumber energi. Penghematan jumlah protein dengan cara seperti ini merupakan kunci utama kemampuan utntuk melewati masa puasa atau keadaan lapar. Kematian dapat terjadi bila kira-kira separoh dari protein tubuh berkurang, biasanya sesudah kira-kira 50-70 hari puasa total. Proses Ketogenesis. Proses ketogenesis merupakan proses pembentukan badan-badan keton di mana proses ini terjadi akibat pemecahan lemak dan karbohidrat tidak seimbang. Proses ketogenesis sering terjadi pada keadaan kelaparan dan DM yang tak terkontrol. Asetil KoA yang terbentuk pada oksidasi asam lemak akan memasuki daur asam sitrat hanya jika pemecahan lemak dan karbohidrat terjadi secara berimbang. Karena masuknya asetil KoA ke dalam daur asam sitrat tergantung pada tersedianya oksaloasetat untuk pembentukan sitrat. Tetapi konsentrasi oksaloasetat akan menurun jika karbohidrat tidak tersedia atau penggunaannya tidak sebagaimana mestinya. Oksaloasetat dalam keadaan normal dibentuk dari piruvat. Pada puasa atau diabetes, oksaloasetat dipakai untuk membentuk glukosa pada jalur glukoneogenesis dan demikian tidak tersedia untuk kondensasi dengan asetil KoA. Pada keadaan ini asetil KoA dialihkan kepembentukan asetoasetat dan D3hidroksibutirat. Asetoasetat, D- 3- hidroksibutirat dan Aseton disebut dengan zat keton. Asetoasetat dibentuk dari asetil KoA dalam tiga tahap. Dua molekul asetil KoA berkondensasi membentuk asetoasetil KoA. Reaksi yang dikatalisis oleh tiolase ini merupakan kebalikan dari tahap tiolisis pada oksidasi asam lemak. Selanjutnya astoasetil KoA bereaksi dengan asetil KoA dan air untuk menghasilkan 3 - hidroksi3 – metilglutaril KoA ( HMG - KoA ) dan KoA. Kondensasi ini mirip dengan kondensasi

yang

dikatalisis

oleh

sitrat

sintase.Keseimbangan

yang

tidak

menguntungkan bagi pembentukan asetoasetil KoA diimbangi oleh reaksi ini, yang keseimbangannya menguntungkan karena hidrolisis iaktan tioester. 3 - Hidroksi - 3 metilglutaril KoA kemudian terpecah menjadi asetil KoA dan asetoasetat. Hasil dari keseluruhan reaksi adalah: 2 Asetil KoA + H20

Asetoasetat +2 KoA H+

3–Hidroksibutirat terbentuk melalui reduksi asetoasetat di matriks mitokondria. Rasio hidroksibutirat terhadap astoasetat tergantung pada rasio NADH / NAD+ di dalam mitokondria. Karena merupakan asam keto - β, asetasetat secara lambat mengalami dekarboksilasi spontan menjadi aseton. Bau aseton dapat dideteksi dalam udara pernafasan seseorang yang kadar asetoasetat dalam darahnya tinggi. Asetoasetat adalah merupakan salah satu bahan bakar yang utama dalam jaringan. Situs utama produksi asetasetat dan 3 - hidroksibutirat adalah hati. Senyawa-seyawa ini berdifusi dari mitokondria hati ke dalam darah dan diangkut ke jaringan perifer. Asetoasetat dan 3- hidroksibutirat merupakan bahan bakar normal pada metabolisme energi dan secara kwantitatif penting sebagai sumber energi. Otot jantung dan korteks ginjal menggunakan asetoasetat sebagai sumber energi dibanding glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar utama bagi otak dan sel darah merah pada orang yang mempunyai gizi baik dengan diet seimbang. Akan tetapi, otak dapat beradaptasi dan menggunakan asetoasetat dalam keadaan kelaparan dan diabetes. Pada kelaparan berkepanjangan, 75% bahan bakar yang diperlukan oleh otak didapat dari asetoasetat. Asetoasetat dapat diaktifkan melalui pemindahan KoA dari suksinil KoA dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh suatu koA transferase spesifik. Kemudian, asetoasetil KoA dipecah oleh tiolase menjadi dua molekul asetil KoA, yang selanjutnya memasuki daur asam sitrat. Hati dapat membekali organ-organ lain dengan asetoasetat karena hati tidak memiliki KoA transferase spesifik ini. Asam lemak dilepaskan oleh jaringan adiposa dan diubah menjadi unit- unit astil oleh hati, yang kemudian mengeluarkannya sebagai asetoasetat. Kadar

asetoasetat yang tinggi dalam darah menandakan berlimpahnya unit asetil yang menyebabkan berkurangnya laju lipolisis di jaringan adiposa. Asetoasetat atau keton bodies yang diproduksi secara terus menerus akan diDEKARBOKSILASI sehingga terbentuk ASETON dan b-HIDROKSIBUTIRAT. Kedua senyawaan inilah yang dikenal sebagai KETON BODIES. Produksi yang meningkat dari asetoasetat atau keton bodies dalam darah menyebabkan penyakit KETONEMIA, sedangkan proses pembentukan keton (KETOGENESIS) yang cepat sehingga jumlahnya berlebihan akan dibuang bersama urin. Kadar senyawa keton yang tinggi dalam urin dikenal sebagai KETONURIA, sedangkan penderitanya dikenal mengalami gejala KETOSIS. Gejala ketosis sering disertai dengan gejala ASIDOSIS, karena bersama oksibutirat juga terbentuk H+ yang menyebabkan pH darah sangat asam. Beberapa penyebab gejala ketonemia atau ketosis: (1) Keadaan Kelaparan atau STARVATION, (2) Penderita Diabetes mellitus, dan (3) Diet Abnormal. Karena tubuh kekurangan glukosa maka asam lemak akan digunakan secara besar-besaran sehingga produksi aseton tinggi terjadilah Ketosis tersebut. Oleh karenanya diet pada penderita DM harus dikendalikan ketat. Ciri ketosis adalah bau mulut seperti aseton, terutama penderita DM tipe II (berat).

REAKSI REDUKSI

Oleh: Angga Khorniawan

1807113382

Cici Meida Sari

1807111546

Rio Rifaldo

1807112645

Sunariyo

1807111677

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2018

REAKSI REDUKSI Reaksi reduksi ialah reaksi pelepasan oksigen dan reaksi penangkapan elektron. H2O



H2S 

H2 + O2 (reaksi pelepasan oksigen) S+ 2H+ + 2e- (reaksi penangkapan elekton)

Reaksi reduksi juga merupakan reaksi penurunan bilangan oksidasi. HNO3 

NO

+5

+2

Senyawa yang mengalami reaksi reduksi disebut: Oksidator

Contoh reaksi reduksi dalam kehidupan sehari-hari: Dalam kehidupan sehari-hari, Reaksi reduksi selalu dibarengi dengan reaksi oksidasi. Contoh dari reaksi reduksi-oksidasi dalam kehidupan sehari-hari adalah, sebagai berikut: 1. Pembakaran Reaksi pembakaran pada dasarnya merupakan reaksi suatu zat dengan oksidator, biasanya oksigen. Contoh: reaksi pembakaran gas metana yang terkandung dalam LPG. CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) 2. Pengolahan logam dari bijihnya Sebagian besar logam diperoleh dengan cara mereduksi bijihnya. Contoh: pengolahan bijih besi. Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2 Fe(s) + 3CO₂(g) 3. Proses pemutihan Zat

pemutih

adalah

senyawa

yang

dapat

digunakan

untuk

menghilangkan warna benda, seperti pada tekstil, rambut, dan kertas. Penghilangan warna terjadi melalui reaksi oksidasi. Oksidator yang biasa digunakan adalah natrium hipoklorit (NaOCl) dan hidrogen peroksida (H₂O₂). 4. Pelapisan logam dengan logam lain

Pelapisan

logam

menggunakan

listrik

dikenal

dengan

istilah electroplating. Electroplating biasanya dilakukan terhadap logamlogam yang reaktif supaya tahan lama, terhindar dari korosi, dan memiliki penampilan menarik. Misalnya sendok dan garpu makan dilapisi oleh logam nikel atau bemper mobil dilapisi dengan logam kromium. 5. Pengawetan bahan makanan Bahan makanan bisa rusak karena proses oksidasi. Misalnya mentega dan minyak sayur jika dibiarkan lama akan berbau tengik. Untuk menghindari proses oksidasi pada bahan makanan dapat ditambahkan zat antioksidan misalnya BHA dan BHT. 6. Pembuatan biogas Bakteri aerob bekerja terjadi reaksi oksidasi, sedangkan pada saat bakteri anaerob bekerja terjadi reaksi reduksi. Bakteri anaerob bisa digunakan untuk mereduksi senyawa-senyawa organik untuk dimanfaatkan pada proses pembuatan biogas contohnya gas metana (CH₄). 7. Pengolahan limbah cair dengan lumpur aktif Proses pengolahan limbah cair dilakukan melalui tiga tahap, yaitu pengolahan secara fisik, kimiawi, dan biologis. Proses pengolahan secara biologis dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme sebagai agen pengurai limbah. Mikroorganisme tersebut diperoleh dengan memanfaatkan kerja lumpur aktif. 8. Sel Volta komersial Sel Volta adalah sumber energi listrik siap pakai yang dikemas dalam bentuk dan ukuran sesuai kegunaan. Sel Volta terdiri atas elektroda—anoda dan katoda—tempat terjadinya reaksi redoks. Kedua elektroda ini dicelupkan ke dalam zat kimia yang berperan sebagai medium aliran listrik dan sebagai oksidator atau reduktor. Umumnya, sel Volta komersial berupa sel kering baterai dan accumulator (accu). Jenis baterai bermacam-macam diantaranya baterai seng-karbon, baterai litium, dan baterai nikel-kadmium (nicad). 9. Fotosintesis Fotosintesis merupakan proses yang kompleks dan melibatkan tumbuhan hijau, alga hijau atau bakteri tertentu yang mampu menggunakan

energi dalam cahaya matahari (cahaya ultraviolet) melalui reaksi redoks menghasilkan oksigen dan gula. 10. Baterai Nikel Kadmium Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang seperti aki,baterai HP, dll. Anoda yang digunakan adalah kadmium, katodanya adalah nikel danelektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi: anoda : Cd + 2 OH-→Cd(OH)2+ 2e katoda : NiO(OH) + H2O→Ni(OH)2+ OHPotensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt. 11. Baterai alkali Baterai alkali hampir sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan katodanya samadengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda.Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang digunakan. Elektrolit pada bateraialkali adalah KOH atau NaOH. Reaksi yang terjadi adalah: anoda: Zn + 2 OH-→ZnO + H2O + 2e katoda: 2MnO2+ H2O + 2e-→Mn2O3+ 2OHPotensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan tegangan pada baterai alkali lebih stabil dibanding baterai karbon-seng. 12. Baterai perak oksida Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai arloji,kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah seng,katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi: anoda : Zn→Zn2++ 2 ekatoda : Ag2O + H2O + 2e→2Ag + 2 OHPotensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt. 13. Aki Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12 volt timbal-asam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt yang dihubungkanseri. Logam timbal dioksidasi menjadi ion Pb2+ dan melepaskan duaelektron di anoda. Pb dalam timbal (IV) oksida mendapatkan

dua elektron danmembentuk ion Pb2+ di katoda. Ion Pb2+bercampur dengan ion SO42- dari asamsulfat membentuk timbal (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda. Jadi reaksi yang terjadiketika baterai timbal-asam digunakan menghasilkan timbal sulfat pada keduaelektroda .PbO2+ Pb + 2H2SO4→2PbSO4+ 2H2O Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai timbal-asam bersifat spontan dan tidak memerlukan input energi. Reaksi sebaliknya, mengisi ulang baterai, tidak spontan karena membutuhkan input listrik dari mobil. Arus masuk ke baterai dan menyediakan energi bagi reaksi di mana timbal sulfat dan air diubah menjadi timbal (IV) oksida, logam timbal dan asam sulfat. 2PbSO4+ 2H2O→PbO2+ Pb + 2H2SO4 14. Baterai karbon-seng Sering juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan nelektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat. Pasta mangan(IV) oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda. Amonium klorida(NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada lapisanluar berfungsi sebagai anoda.Reaksi yang terjadi : anoda : Zn→Zn2++ 2 ekatoda : 2MnO2+ H2O + 2e-→Mn2O3+ 2OHDengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks utama yang terjadi dalam sel kering karbon-seng. Zn + 2MnO2+ H2O→Zn2++ Mn2O3+ 2OHBaterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. baterai ini bisa digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD player, mainan, jam dansebagainya. 15. Redoks dalam Fotografi Film fotografi dibuat dari plastik yang dilapisi gelatin yang mengandung milyaran butiran AgBr, yang peka terhadap cahaya. Ketika cahaya mengenai butiran-butiran AgBr, terjadilah reaksi redoks sehingga ion Ag+ tereduksi menjadi logamnya, dan ion Br- menjadi gas Bromin.

16. Pernapasan sel Oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O 17. Reaksi dalam sel bahan bakar 2H2+4OH-→4H2O+4e O2(g)+2H2O+4e-→4OHReaksitotal:

2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

18. Las karbits Karbit (CaC2) digunakan dalam proses las karbit dan juga dapat mempercepat pematangan buah. Persamaan reaksi Kalsium Karbida dengan air adalah: CaC2 + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2 Karena itu CaC2 menghasilkan asetilen yang kemudian dibakar untuk menghasilkan panas yang diperlukan dalam pengelasan. 19. Pada perkaratan besi Pada peristiwa perkaratan (korosi), logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3 . xH2O => berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi. Fe(s) —–> Fe2+(aq) +2e ………….. E=+0,44V O2(g) + 2H2O(l) +4e ——–> 4OH- ……. E=+0,40V Ion besi (II) yg terbentuk pd anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yg kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3 . xH2O, yaitu karat besi. 20. Penyapuhan emas Dalam proses penyepuhan dengan emas reaksi yg terjadi adalah reduksi ion-ion emasmenjadi logamnya, Au+ + e- -> Au atau Au3+ + 3e- -> Au2. 21. Peleburan biji logam

Untuk besi, reaksi totalnya adalah 2Fe2O3 + 3C -> 4Fe + 3CO2 Fe2O3 adalah bijih besi (hematit) dengan kokas (karbon/C) sebagai reduktor. 22. Dalam sistem biosensor Sistem biosensor berupa alat pengukur kadar gula dan kolesterol berbasis enzim didalam tanah untuk keperluan medis yang menggunakan teknologi film tebal (thick film). Alat Pengukur kadar gula dan kolesterol dalam darah bekerja menggunakan prinsip elektrokimia amperometrik. Prinsip kerja deteksi dari alatini didasari pada reaksi yang terjadi antara enzim glucose oxidase dan cholesterol oxidase dengan sample darah yang diukur. Proses reaksi kimiawi ini menghasilkan aliran arus listrik yang kemudian diproses oleh signal conditioning dan data akusisi. Hasil proses ini merupakan besar kadar gula dan kolesterol didalam darah. Peralatan ini bersifat portable, kompak dan berdaya rendah 23. Pengolahan Alumunium Cara memperoleh aluminium dengan elektrolisistidak berhasil karena apabila larutan garam alumunium dihidrolisis, air lebih mudah direduksi daripada Ion Alumunium. Hal ini menyebabkan gas Hidrogen yang terbentuk di anoda dan bukannya Alumunium. 24. Pengolahan Magnesium Ion magnesium diendapkan dari air laut sebagai hidroksida, kemudian Mg(OH)2 diubah menjadi kloridanya dengan cara mereduksinya dengan asam klorida. Setelah airnya menguap, MgCl2 dilelehkandan dielektrolisis. Magnesium dihasilkan di katoda dan Klor di Anoda.

Daftar Pustaka Mc. Murry, Jhon, dan Robert C.F., 1998. Kimia(Terjemahan) Edisi Kedua. Erlangga: Jakarta. Syukri, S., Kimia Dasar 1, Penerbit ITB, Bandung, 1999 Syukri, S., Kimia Dasar 2, Penerbit ITB, Bandung, 1999

Enzim dan Enzim pada Protein I. Teori Enzim A. Pengertian Enzim adalah protein yang dihasilkan oleh sel hidup yang mempengaruhi reaksi kimia. Ditinjau dari fungsinya enzim merupakan katalis dalam sistem biologi. Katalis adalah molekul yang berfungsi mempercepat reaksi kimia. Hampir semua enzim merupakan protein. Dua sifat penting enzim adalah memiliki daya katalitik yang sangat besar dan sangat spesifik. B. Daya katalitik enzim Daya katalitik enzim sangat besar, yaitu mampu mempercepat reaksi kimia minimal sejuta kali. Tanpa enzim, kecepatan sebagian besar reaksi kimia di dalam sistem biologi sangatlah rendah sehingga tak dapat diukur. Bahkan reaksi yang sederhana sekalipun seperti hidrasi CO2 harus dikatalisis oleh enzim karbonat anhidrase. Karbonat anhidrase CO2 + H2O―――――――――→H2CO3 C. Spesifitas enzim Enzim sangat spesifik, baik terhadap terhadap jenis reaksi yang dikatalisisnya maupun terhadap substrat atau reaktan yang diolahnya. Gambaran spesifitas enzim\tercantum pada Gambar di ba wah ini. Satu enzim biasanya mengkatalisis sat u jenis reaksi kimia saja, atau seperangkat reaksi yang sejenis. Dalam reaksi enzimatik sangat jarang terjadi reaksi sampingan yang menyebabkan terbentuknya hasil sampin gan yang tak berguna. Gambar Model spesifitas enzim terhadap substrat dan reaksi tertentu

Kompleks enzim-substrat Sebagian besar daya katalitik enzim berasal dari kemampuan enzim menempatkan substrat ke dalam kedudukan yang menguntungkan pada kompleks enzim-sub strat. Enzim memiliki situs aktif, yaitu tempat tertentu pada molekul enzim untuk men gikat substrat. Emil Fischer mengumpamaka n substrat dan situs aktif sebagai anak kunci da n kunci. Lihat Gambar di bawah ini untuk ilustrasi yang lebih jelas.

Gambar Kompleks enzim-substrat D, Klasifikasi enzim Enzim diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi dan mekanisme reaksi yang dikatalisis. Pada awalnya hanya ada beberapa enzim yang dikenal, dan kebanyakan mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan kovalen. Semua enzim ini diidentifikasi dengan menambahkan akhiran –ase pada nama substansi atau substrat tempat enzim bekerja (dihidrolisis). Secara ringkas, sistem penamaan enzim menurut IUB dijelaskan sebagai berikut:

1. Reaksi dan enzim yang mengkatalisis membentuk 6 kelas, masing-masing mempunyai 4- 13 subkelas 2. Nama enzim terdiri atas 2 bagian, pertama menunjukkan substrat dan kedua ditambah dengan –ase yang menunjukkan tipe reaksi yang dikatalisis. Contoh: heksosa isomerase (substrat: heksosa dengan reaksi isomerase). 3. Jika diperlukan, ditambah dengan informasi tambahan tentang reaksi dalam tanda kurung di bagian akhir nama. Contoh: 1.1.1.37 L-malat:NAD + oksidoreduktase (dekarboksilasi). 4. Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC) yang terdiri atas: - Digit pertama

: kelas tipe reaksi

- Digit kedua

: subkelas tipe reaksi

- Digit ketiga

: sub-subkelas tipe reaksi

- Digit keempat

: untuk enzim spesifik

: E Cara kerja Enzim 1. Sisi aktif enzim Karakteristik sisi aktif enzim: 1. Merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapa enzim harus memiliki ukuran besar?) 2. Sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi. 3. Substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi atau ikatan yang lemah. 4/ Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu enzim \Gambar sisi aktif enzim dan asam amino yang terlibat

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yang penting: 1. Bagian yang mengenal substrat dan kemudian mengikatnya 2. Bagian yang mengkatalisis ngkatalisis reaksi, setelah substrat diikat oleh enzim Asam amino yang membentuk kedua bagian tersebut tidak harus berdekatan dalam urutan secara linear, tetapi dalam konformasi 3D mereka berdekatan. 2.. Mekanisme reaksi enzim Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, substrat akan menempel pada enzim. Ada dua teori mengenai kerja enzim, yaitu teori lock and key (gembok – ana k kunci) dan induced fit (kecocokan terinduuksi). uksi). Berikut mekanisme cara kerja enzim: 1. Teori Gembok - anak kunci Bentuk substra t sesuai dengan sisi aktif, seperti gembok cocok dengan anak kuncinya. Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik. Substrat yang mempuyai me bentuk rua ng yang sesuai dengan sisi aktif enzim akan berkaitan dan membentuk kompleks transisi enzim – substrat. Senyawa transisi i ni tidak stabil sehingga pembentuka n produk berlangsung dengan sendirinya.

2. Teori Induced Fit (Koshland) Reaksi antara substrat dengan enzim berlangsung karena adanya induksi molekul substrat terhadap molekul enzim. Menurut teori ini, sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam menyesuaikan struktur sesuai dengan struktur substrat. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, maka enzim akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok (fit). Kemudian terjadi pengikatan substrat oleh enzim, yang selanjutnya substrat diubah menjadi produk. Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali pada keadaan semula, siap untuk mengikat substrat baru.

Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuanya menurunkan ΔG ‡: 1. Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.) 2. Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi. 3. Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara. 4 Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar, dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil. II. Enzim pada Protein Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”) adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-

monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadangkala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain poliskarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jons Jakob berzelius pada tahun 1838. Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih “mentah”, hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi. Macam asam amino Ada 20 macam asam amino, yang masing-masing ditentukan oleh jenis gugus R atau rantai samping dari asam amino.Jika gugus R berbeda maka jenis asam amino berbeda.Contohnya ada pada Gambar 2.2.Dari gambar tersebut tampak bahwa asam amino serin, asam aspartat dan leusin memiliki perbedaan hanya pada jenis gugus R saja. 1) Alanin (alanine) 2) Arginin (arginine) 3) Asparagin (asparagine) 4) Asam aspartat (aspartic acid) 5) Sistein (cystine) 6) Glutamin (Glutamine)

20) Valin (Valine)

7) Asam glutamat (glutamic acid) 8) Glisin (Glycine) 9) Histidin (histidine) 10) Isoleusin (isoleucine) 11) Leusin (leucine) 12) Lisin (Lysine) 13) Metionin (methionine) 14) Fenilalanin (phenilalanine) 15) Prolin (proline) 16) Serin (Serine) 17) Treonin (Threonine) 18) Triptofan (Tryptophan) 19) Tirosin (tyrosine) 1. Pemecahan Protein (Katabolisme Protein) Enzim-enzim yang menguraikan golongan protein disebut proteinase/protease. Protease

adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida dari senyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asam amino). Protease yang dipakai secara komersial seperti serine, protease, dan metalloprotease biasanya berasal dari Bacillus subtilis yang mempunyai kemampuan produksi dan sekresi enzim yang tinggi. Contoh dari enzim protease adalah sebagai berikut: 1. Enzim peptidase adalah enzim yang berfungsi mengurai senyawa peptide menjadi senyawa asam amino. 2. Enzim renin adalah enzim yang berfungsi mengurai senyawa kasein dan susu. 3. Enzim tripsin adalah enzim yang berfungsi mengurai pepton menjadi senyawa asam amino. 4. Enzim galaktase adalah enzim yang berfungsi mengurai senyawa gelatin. 5. Enzim entrokinase adalah enzim yang berfungsi mengurai senyawa pepton menjadi sentawa asam amino.

Dalam memecah protein, protease dibantu oleh proenzim berikut: 1. Prokarboksipeptidase menguraikan asam amino dari ujung karboksil polipeptida. 2 Kimotripsinogen menguraikan ikatan peptida menjadi asam amino methionine, tryptophan, tyrosine, asparagine, phenylalani,dan Histidine.. 3. Tripsinogen menguraikan ikatan peptida menjadi asam amino arginine dan lysine. 4. Proelastase dan collagenase menguraikan polipeptida menjadi tripeptida dan polipeptida yang lebih kecil.

2. Sintesis Protein (Anabolisme Protein) Secara garis besar, DNA sebagai bahan genetis mengendalikan sifat individu melalui proses sintesis protein. Ada dua kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis. Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain. Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang. Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt. 1. Transkripsi Langkah transkripsi berlangsung sebagai berikut:

1. Sebagian rantai ADN membuka, kemudian disusul oleh pembentukan rantai ARNd. Rantai ADN yang mencetak ARNd disebut rantai sense/template. Pasangan rantai sense yang tidak mencetak ARNd disebut rantai antisense. 2. Pada rantai sense ADN didapati pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen. Triplet ini akan mencetak triplet pada rantai ARNd yang disebut kodon. Kodon inilah yang disebut “kode genetika” yang berfungsi mengkodekan jenis asam amino tertentu yang diperlukan dalam sintesis protein. Selanjutnya boleh dikatakan bahwa ARNd atau kodon itulah yang merupakan kode genetika. Lihat daftar kodon dan asam amino yang dikodekannya di bawah ini. 3. Setelah terbentuk, ARNd keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti menuju ke ribosom dalam sitoplasma. Untuk setiap satu molekul protein yang dibentuk akan selalu dimulai dengan kodon inisiasi atau kodon start yaitu AUG yang mengkodekan asam amino metionin. Jika satu molekul protein telah terbentuk akan selalu diakhiri dengan tanda berupa kodon stop atau kodon terminasi, yaitu UGA, UAA, atau UAG (lihat daftar di atas). 2. Translasi ARNt memiliki triplet yang merupakan pasangan kodon dan disebut antikodon. Setiap ARNt hanya dapat mengikat satu jenis asam amino sesuai yang dikodekan oleh kodon. Jadi dalam translasi terjadi penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd (kodon) oleh ARNt (antikodon) dengan cara ARNt mengikat satu asam amino yang sesuai. Setelah ARNd keluar dari dalam inti, selanjutnya ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma. Langkah berikutnya adalah penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh ARNt. Caranya, ARNt akan mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon, lalu membawa asam amino tersebut dan bergabung dengan ARNd yang telah ada di ribosom. Langkah tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak ARNt yang masingmasing mengikat satu jenis asam amino yang lain. Setelah asam amino dibawa ARNt

bergabung dengan ARNd di ribosom, selanjutnya akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida. Protein akan terbentuk setelah berlangsung proses polimerisasi. Dalam Sintesis Protein, Teradapat enzim yang berperan sebagai berikut: 1. Enzim DNA Helikase Enzim DNA Helikasi membuka dua untai DNA, memperlihatkan untai template, yang akan mengkode untuk RNA yang akan ditranskripsi. 2. Enzim RNA polimerase Enzim Rberikatan dengan untai cetakan, bergerak sepanjang dan mensintesiskan untai RNA (mRNA) yang melengkapi untai DNA template. Setiap nukleotida tunggal DNA akan mengkode untuk satu nukleotida RNA yang akan ditambahkan ke untai mRNA.

DAFTAR PUSTAKA

Halimah, dkk. 2010. Bahan Ajar Biokimia. Bengkulu: Politeknik Kesehatan Bengkulu. Azhar, Minda. 2016. Biomolekul Sel: Karbohidrat, Protein, dan Enzim. Padang: UNP Press.

Enzim dan Enzim pada Protein

Oleh: Angga Khorniawan

1807113382

Cici Meida Sari

1807111546

Rio Rifaldo

1807112645

Sunariyo

1807111677

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

Asam Malat 

Proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Juga disebut jalur metabolisme Emden-

Meyergoffdan sering diartikan pula sebagai penguraian glukosa menjadi piruvat. Proses ini terjadi dalam sitoplasma. Glikolisis anaerob: proses penguraian karbohidrat menjadi laktat melalui piruvat tanpa melibatkan oksigen. 

Proses penguraian glukosa menjadi CO 2 dan air seperti juga semua proses oksidasi.

Energi yang dihasilkan dari proses penguraian glukosa ini adalah 690 kilo-kalori (kkal). 

Jumlah energi ini sebenarnya jauh lebih besar daripada jumlah energi yang dapat

disimpan secara sangkil dalam bentuk energi kimia ATP yang dihasilkan dalam proses penguraian tersebut. 

Dengan adanya oksigen (dalam suasana aerob), glikolisis menghasilkan piruvat, atau

tanpa oksigen (glikolisis anaerob) menghasilkan laktat. Glikolisis menghasilkan dua senyawa karbohidrat beratom tiga dari satu senyawa beratom enam; pada proses ini terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi. Gambar 13 me-nunjukkan proses glikolisis secara keselurhan. 

Seperti halnya reaksi dengan glukokinase (reaksi tahap pertama) dan fosfofruktokinase

(reaksi tahap ketiga), reaksi dengan piruvat kinase ini juga merupakan reaksi yang tidak reversibel, sehingga merupakan salah satu tahap reaksi pendorong glikolisis.



Reaksi kebalikannya yang merupakan reaksi tahap pertama glukoneogenesis merupakan

suatu reaksi yang kompleksyang melibatkan beberapa enzim dan organel sel yaitu mitokondrion, yang diperlukan untuk terlebih dahulu mengubah piruvat menjadi malat sebelum terbentuknya fosfoenol piruvat. 

Pada jalan metabolisme ini, piruvat diangkut kedalam mitokondria dengan cara

pengangkutan aktif melalui membran mitokondrion. Selanjutnya piruvat bereaksi dengan CO 2 menghasilkan asam oksalasetat. 

Reaksi ini dikatalis oleh piruvat karboksilase (enzim yang terdapat pada mitokondria

tetapi tidak terdapat pada sitoplasma), dan memerlukan koenzim biotin dan kofaktor ion maggan, serta ATP sebagai sumber energi.



Dalam mekanisme reaksinya, biotin (sebagai gugus biotinil) yang terikat pada gugus

lisina dari piruvat karboksilase, menarik CO 2 atau HCO 3 dalam mitokondrion kemudian mengkondensasikan dengan asam piruvat ( dengan bantuan ATP dan Mn -2) menghasilkan asam oksalasetat. 

Asam oksalasetat kemudian direduksi menjadi asam malat oleh NADH dan dikatalis

malat dehidrogenase. Asam malat diangkut keluar mitokondria dengan cara pengangkutan aktif melalui membran mitokondrion yang kemudian dioksidasi kembali menjadi asam oksalasetat oleh NAD + dan malat dehidrogenase yang terdapat dalam sitoplasma.

Asam oklalasetat + NADH

Malat dehidrogenase

Asam Malat + NAD+

Merupakan reaksi yang reversible sehingga untuk menghentikan reaksi tsb. Menggunakan inhibitor Glutamat. Inhibitor akan berikatan dengan senyawa pada memberan mitokondria lalu kompleks ini akan berikatan dengan malat dehidrogenasi sehingga Asam Oksalasetat akan menghasilkan asam Malat dan Asam Malat tidak akan kembali menjadi Asam oksalasetat

DAFTAR PUSTAKA

Azhar, Minda. 2016. Biomolekul Sel: Karbohidrat, Protein, dan Enzim. Padang: UNP Press.

ASAMA MALAT

Oleh: Angga Khorniawan

1807113382

Cici Meida Sari

1807111546

Rio Rifaldo

1807112645

Sunariyo

1807111677

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2019

KELOMPOK 4

TEKNIK KIMIA S1-B

Annisa Salsabillah Nasution

(1807113452)

Brastian Natan

(1807113114)

Eka Novrian Saputra

(1807113195)

Yara Pra Adha

(1807113189)

Reaksi Reduksi dan Reaksi Oksidasi pada Metabolisme Reaksi oksidasi adalah suatu reaksi yang melibatkan oksigen dengan pelepasan elektron dari satu atom atau senyawa, sebaliknya reaksi reduksi adalah suatu reaksi yang melibatkan oksigen dengan penambahan elektron dari satu atom atau senyawa.

Di dalam sel, kedua reaksi tersebut terjadi secara bersamaan (simultan), artinya jika elektron dipindahkan dari molekul sebagai pemberi (donor) elektron maka ada molekul lain yang bertindak sebagai penerima (akseptor) elektron. Dengan demikian, donor elektron menjadi molekul yang teroksidasi sedangkan akseptor menjadi molekul yang tereduksi. Reaksi simultan antara oksidasi dan reduksi disebut dengan reaksi redoks.

CONTOH REAKSI REDOKS Dalam Bidang Industri 1. Baterai Karbon Seng Baterai yang murah ini adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa jenis, termasuk standard dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat.

Gambar 2. Baterai Karbon-Seng

Pasta mangan(IV) oksida (MnO2)

berfungsi sebagai katoda. Amonium

klorida (NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada lapisan luar berfungsi sebagai anoda. Reaksi yang terjadi : anoda : Zn ‡ Zn2+ + 2 ekatoda : 2MnO2 + H2O + 2e-‡ Mn2O3 + 2OHDengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks utama yang terjadi dalam sel kering karbon-seng. Zn + 2MnO2 + H2O ‡ Zn2+ + Mn2O3 + 2OHBaterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai ini bias digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD player, mainan, jam dan sebagainya.

Dalam Biologi Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan. Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel: 6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2 Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran. Istilah

keadaan

redoks

juga

sering

digunakan

untuk

menjelaskan

keseimbangan antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, betahidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.

Kiri : asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi vitamin C) Kanan : asam askorbat (bentuk tereduksi vitamin C)

METABOLISME MENGHASILKAN ASPARTAT A. Metabolisme Asam Amino Peran utama dari asam amino yaitu sebagai substrat dalam sintesis protein. Asam amino berfungsi sebagai prekursor dari berbagai jenis molekul kecil yang memiliki peran biologis yang penting dan beragam. Dalam hal ini, asam amino yang baru disintesis diaktifkan oleh kovalen lampiran tRNA dan aminoasil-tRNA digunakan sebagai substrat untuk sintesis polipeptida dengan sintesis protein . (Horton,2012) Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel berikut. Protein

Turnover rate (waktu paruh)

Enzim

7-10 menit

Di dalam hati

10 hari

Di dalam plasma

10 hari

Hemoglobin

120 hari

Otot

180 hari

Kolagen

1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk: 1. Struktur basa nitrogen DNA dan RNA 2. Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim dll. 3. Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya. 4. Hormon dan fosfolipid Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

a. Jalur Metabolik Utama dari Asam Amino Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

b. Katabolisme Asam Amino Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh. Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu: 1) Transaminasi, dimana enzim aminotransferase memindahkan amino kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartate. 2) Deaminasi oksidatif, dimana terjadinya elepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.

Asam Amino Non-Esensial

Asam Amino Esensial

Alanine Asparagine Aspartate Cysteine Glutamate Glutamine Glycine Proline Serine Tyrosine

Arginine Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tyrptophan Valine

B. Pembentukan Aspartat Aspartat merupakan anggota pertama dari keluarga aspartat asam amino, berasal dari oksaloasetat dalam reaksi transaminasi.

Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah aspartat transaminase . Aspartat transaminase (AST) (juga dikenal sebagai glutamat oksaloasetat transaminase, atau GOT), yang paling aktif dari aminotransferase, dan ditemukan di sebagian besar sel. Karena Isozim AST terjadi baik di mitokondria dan sitoplasma, reaksinya reversible. Aktivitas enzim ini secara signifikan mempengaruhi aliran karbon dan nitrogen dalam sel. (Trudy McKee.2004) Keluarga aspartat juga mengandung asparagin, lisin, metionin, dan treonin. Treonin berkontribusi pada jalur reaksi dimana isoleusin disintesis. Asparagin, amida dari aspartat, tidak terbentuk langsung dari aspartat dan NH4+. (Trudy McKee.2004) Asparagin disintesis oleh ATP dari nitrogen amida glutamin dalam reaksi yang dikatalisasi oleh asparagin sintetase. Dalam beberapa bakteri, asparagin sintetase mengkatalisis pembentukan asparagin dari aspartat menggunakan amonia daripada glutamat sebagai sumber dari kelompok amida. Reaksi ini mirip dengan reaksi yang dikatalis oleh glutamine sintetase. Dalam beberapa kasus, asparagin sintetase dapat menggunakan salah amonia atau glutamat sebagai substrat. (Horton.2006)

a. Biosintesis glutamat dan aspartat Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST. Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino. Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase. Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotrans ferase

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

b. Jalur Glukoneogenesis Piruvat

mengalami

membentuk oksaloasetat.

karboksilasi

Enzim

oleh

piruvat

ini memerlukan biotin,

karboksilase

yaitu

katalisasi

anaplerotik pada siklus asam trikarboksilat. Pada glukoneogenesis, reaksi ini melengkapi lagi oksaloasetat yang digunakan untuk sintesis glukosa. Karbon dioksida

yang

dibebaskan

oleh

fosfoenolpiruvat

karboksikinase

(PEPCK) ditambahkan ke piruvat untuk membentuk oksaloasetat. Oksaloasetat akan

mengalami

dekarboksilasi

oleh

fosfoenolpiruvat

karboksikinase

menghasilkan fosfoenolpiruvat. Untuk reaksi ini, GTP merupakan sumber energi serta sumber gugus fosfat fosfoenolpiruvat. Enzim-enzim yang mengkatalisis kedua langkah ini terletak di dua kompartemen yang berbeda. Piruvat karboksilase dijumpai di mitokondria manakala fosfoenolpiruvat karboksikinase terletak di sitosol atau mitokondria. Oksaloasetat tidak mudah menembus membran mitokondria maka dapat diubah menjadi malat atau aspartat. Perubahan oksaloasetat menjadi malat memerlukan NADH. Fosfoenolpiruvat, malat, dan aspartat dapat dipindahkan ke dalam sitosol. Setelah menembus membran mitokondria dan masuk ke dalam sitosol, terjadi perubahan kembali malat kepada oksaloasetat membebaskan NADH dan perubahan aspartat kepada oksaloasetat. Di sitosol, oksaloasetat diubah kembali menjadi fosfoenolpiruvat oleh fosfoenolpiruvat karboksikinase sitosol. Langkah glukoneogenesis selanjutnya berlangsung di dalam sitosol. Fosfoenolpiruvat membentuk gliseraldehida 3-fosfat, berkondensasi untuk membentuk fruktosa 1,6-bifosfat. Enzim fruktosa 1,6-bifosfotase membebaskan fosfat inorganik dari fruktosa 1,6-bifosfat untuk membentuk fruktosa 6-fosfat. Dalam reaksi glukoneogenik berikutnya, fruktosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh isomerase.

Glukosa 6-fosfatase memutuskan Pi dari glukosa 6-fosfat, dan membebaskan glukosa bebas untuk masuk ke dalam darah. Glukosa 6-fosfatase terletak di membran retikulum endoplasma. Glukosa 6-fosfatase digunakan tidak saja pada glukoneogenesis, tetapi juga menghasilkan glukosa darah dari pemecahan glikogen hati (Murray R. K. et al., 2003). Glukoneogenesis berlangsung selama puasa, juga dapat dirangsang olahraga yang lama, diet tinggi protein, dan keadaan stres. Faktor yang mendorong secara keseluruhan aliran karbon dari piruvat ke glukosa meliputi ketersediaan substrat dan perubahan aktivitas atau jumlah enzim kunci tertentu pada glukoneogenesis (Cranmer H. et al., 2009). Selama reaksi glukoneogenik, terjadi penguraian 6 mol ikatan fosfat berenergi tinggi. Diperlukan dua mol piruvat untuk sintesis 1 mol glukosa. Sewaktu 2 mol piruvat mengalami karboksilasi oleh piruvat karboksilase, terjadi hidrolisis 2 mol ATP. Fosfoenolpiruvat karboksikinase memerlukan 2 mol GTP untuk mengubah 2 mol oksaloasetat menjadi 2 mol fosfoenolpiruvat. Digunakan tambahan 2 mol ATP untuk melakukan 2 mol fosforilasi 3-fosfogliserat yang membentuk 2 mol 1,3-bifosfogliserat. Diperlukan juga energi dalam bentuk ekuivalen reduksi

(NADH)

untuk perubahan

1,3-bifosfogliserat

menjadi

gliseraldehida 3-fosfat. Pada keadaan puasa, energi yang diperlukan untuk glukoneogenesis diperoleh dari oksidasi-β asam lemak (Murray R. K. et al., 2003). Substrat untuk glukoneogenesis adalah : 1. Asam laktat yang berasal dari otot, sel darah merah, medulla dari glandula supra-renalis,retina dan sumsum tulang 2. Gliserol, yang berasal dari jaringan lemak 3. Asam propionat, yang dihasilkan dalam proses pencernaan pada hewan memamah biak.

DAFTAR PUSTAKA Cranmer H., Shannon M., 2009. Neonatal Hypoglycemia. Available from: http://emedicine.medscape.com/article/802334-overview. Diabetes Health Center, 2009. Horton, Robert.dkk . 2012. Principle of Biochemistry 5th ed. New York : Pearson Education. Horton,Robert. 2006. Principle of Biochemistry. New York: Pearson Education. McKee, McKee. 2004. Biochemistry : The Molecular Basis Of Life , 3rd edition. New York: Mc Graw Hill. Murray R. K., Granner D. K., Mayes P. A., Rodwell., 2003. Carbohydrates of Physiologic Significance. In: Meyes P. A., Bender D. A. 26th ed. Harper’s Illustrated Biochemistry. USA: Appleton & Lange, 102-162.

ASAM FORMIAT Asam

format atau asam

formiat (nama sistematis: asam

metanoat)

adalah asam karboksilat yang paling sederhana. Asam format secara alami antara lain terdapat pada sengat lebah dan semut, sehingga dikenal pula sebagai asam semut.

Asam

format

merupakan senyawa antara

yang

penting

dalam

banyak sintesis bahan kimia. Rumus kimia asam format dapat dituliskan sebagai HCOOH atau CH2O2. Di alam, asam format dihasilkan banyak serangga dari bangsa Hymenoptera, misalnya lebah dan semut sebagai alat serang atau alat bertahan. Asam format juga merupakan hasil pembakaran yang signifikan dari bahan bakar alternatif, yaitu pembakaran metanol (dan etanol yang tercampur air), jika dicampurkan

dengan bensin.

kata Latin formica yang

berarti

Nama

asam

"semut".

Pada

format awalnya,

berasal senyawa

dari ini

diisolasi melalui distilasi semut. Semut menghasilkan asam ini pada kantung yang disebut sebagai acidophore. Apabila semut "mengigit" (sebenarnya menjepit), ia juga menyemprotkan asam format dari acidophore untuk memperkuat rasa sakit pada

korbannya.

Senyawa

kimia

turunan

asam

format,

misalnya

kelompok garam dan ester, dinamakan format atau metanoat. Ion format memiliki rumus kimia HCOO−. Asam ini banyak dijumpaipada beberapa jenis tumbuhan, pada bulu-bulu jelatang dan hasil darifermentasi bakteri pada karbohidrat. Beberapa ilmuwan melakukan penelitian yang berhubungan dengan Asam formiat dari semut tersebut. Brunfles pada permulaanabad ke-16 menyelidiki uap dari semut gunung penyebab warna merah dari tumbuh-tumbuhan. Et-Muller pada tahun 1684 telah mendistilasi sejumlah semut gunung yang menghasilkan suatu “acid spirit” yang dapat merusak besi. Fisher mendistilasi sejumlah semut dengan air dan ditemukan pada larutan distilatnya suatu asam menyerupai “spirit of vinegar”. Pada umumnya, Asam formiat yang dijual dipasaran mempunyai kadar 85% dan 90% sedangkan dalam bentuk anhidrat tersedia dalam jumlah bebas. Asam formiat banyak digunakan untuk koagulen karet,

conditioner pada p ncelupantekstil, industri kulit serta sintesa bahan-bahan farmasi dan bahan kimia lain

Proses Pembuatan Asam Formiat A.

Proses Kimia

1. Oksidasi Hidrokarbon pada Fase Cair Pada proses ini Asam formiat didapat dari hasil samping oksidasi butane atau naphta ringan pada pembuatan Asam asetat. Reaksi yang terjadi adalah: C4H10 + O2↔ CH3COOH + HCOOH Butana segar, recycle butane dan udara diumpankan kedalam reaktor yang dikondisikan pada suhu 180 OC dan tekanan 50 atmosfer. Produk dari butane yang tidak bereaksi dipisahkan oleh separator gas cair dan separator cair cair.Pada separator gas cair, fasa atas yang kaya akan butane dikembalikan ke reaktor sedangkan gasnya dikondensasikan pada suhu –5 OC sebelum dikirim ke absorber untuk diambil kandungan butananya Pada separator cair cair dipisahkan fase bawah yaitu asam asetat, air, metil etil keton, metil asetat, etil asetat, asetaldehid, dan asam formiat yang diumpankan kekolom produk ringan. Hasil bawah kemudian dimasukkan kekolom solvent untuk diambil Aseton, metil asetat, etil asetat, dan metil etil keton. Sisanya dikeringkan dan melalui serangkaian kolom distilasi asam formiat dapat diperoleh. (Kirk and Othmer, 1992). 2. Dari Sodium Formiat Sodium formiat diproduksi melalui reaksi natrium hidroksida dengan karbon monoksida. Sodium format direaksikan dengan asam sulfat untuk memperoleh asam formiat dan garam sulfat sebagai hasil samping. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: NaOH + CO → NaCOOH2NaCOOH + H2SO4→ 2HCOOH + Na2SO4 Pada tahap awal direaksikan antara natrium hidroksida dengan karbon monoksida pada suhu 180 OC dan tekanan 1,5–1,8 atm membentuk sodium

formiat. Produk yang terbentuk kemudian direaksikan dengan asam sulfat dalam reaktor berpengaduk pada suhu 350 OC membentuk asam formiat dan garam. Kadar asam formiat yang diperoleh yaitu sekitar 90 % dengan konversi pembentukan asam formiat sekitar 95 %. 3. Sintesa Langsung Karbon Monoksida Dengan Air Asam formiat dapat diperoleh secara langsung dengan cara menghidrolisis gas CO. Proses ini berlangsung secara kesetimbangan dengan reaksi sebagai berikut: CO + H2O ↔ HCOOH Katalis yang biasa digunakan adalah CuCl Dengan proses ini akan didapatkan asam formiat 90 %. 4. Hidrolisa Metil Format HCOOCH3 + H2O → HCOOH + CH3OH Reaksi berjalan pada temperatur 80 OC dan tekanan 3 atm Reaksi berjalan didalam reaktor CSTR Keluaran reaktor dikirim ke pemisahan hasil hidrolisa, dimana metanol dan metil formiat diambil dari seksi atas lalu dimasukkan ke menara distilasi, untuk seksi bawah dari reaktor berisi asam formiat dan air kemudian dialirkan ke pemurnian asam formiat. Secara teori hasil dari pemurnian ini adalah asam formiat 85 % berat tetapi pada prakteknya asam formiat yang dihasilkan sekitar 82 % berat. (Mc Ketta, 1975) Pada prarancangan pabrik asam formiat terkadang dipilih proses hidrolisa metil formiat dengan pertimbangan yaitu proses ini tidak menggunakan katalis sehingga lebih ekonomis dalam biaya produksinya, proses ini menghasilkan produk hanya kira kira 82 % berat, sehingga cukup ekonomis untuk dikembangkan, temperatur optimum yang digunakan dalam proses ini relatif rendah sehingga memudahkan dalam penanganan prosesnya, pada proses hidrolisa metil formiat ini dihasilkan produk samping yaitu metanol yang dapat dijual.

B. Proses Pembatan Glukosa menjadi Asam Format Telah dilakukan oksidasi glukosa dengan molekul oksigen menggunakan katalis palladium (II) klorida, tem-baga (II) klorida dan asam format dalam pelarut aseton yang menghasilkan suatu asam dikarboksilat, yaitu asam glukarat (52%). Namun, dalam proses pembuatan Asam Format sendiri tidak bisa langsung dilakakukan dari Glukosa. Ada beberapa proses yang perlu dilakukan dan memerlukan mikroorganisme ragi Saccharomyces Cerevisiae. Penjabarannya adalah sebagai berikut: 1. Sintesis Asam Format dengan Katalik Gliserol dari Udara a) Pembuatan Gliserol dari Tebu Secara Peragian Dengan Saccharomyces Cerevisieae menggunakan Metoda Sulfit Di Indonesia tetes tebu banyak digunakan sebagai bahan baku industri spiritus dan glutamat (bumbu masak). Disamping itu tetes tebu juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam laktat, asam sitrat, produk-produk makanan ternak, minu man serta serta bahan baku pembuatan gliserol. ntuk pembuatan gliserol secara peragian, di sini dipilih me toda sulfit. Pada metoda ini digunakan sulfit (Na2S0^) sebagai pengikat akseptor hidrogen (asetaldehida) yang terbentuk selama proses peragian. Asetaldehida dalam bentuk terikat de. ngan sulfit tidak berfungsi sebagai akseptor hidrogen. Hidro gen berasal dari DPNH (Diphosphopyridine Nucleotide, dalam bentuk tereduksi), setelah melepas hidrogen DPNH berubah menja di DPN (Diphosphopyridine Nucleotide, dalam bentuk teroksida si). Dalam keadaan yang demikian DPN semula dihasilkan dari reaksi yang mengarah pada pembentukan etanol digeser menjadi mengarah pada pembentukan gliserol. Jumlah gliserol yang dihasilkan tergantung dari jumlah sulfit yang ditambahkan. Adapun gula yang terkandung dalam air tebu adalah sukrosa (30%40%), glukosa (4%-9%), dan fruktosa (5%-12%).

Dalam proses ini, Nutrisi dan beberapa hal yang mempengaruhi pertumbuhan Saccharomyces cerevisieae juga harus diperhatikan. Demi mendapatkan hasil pertumbuhan yang maksimum maka diusahakan keadaan lingkungan yang cocok dan mengandung bahan makanan cukup baik bahan organik maupun anorganik. Bahan - bahan tersebut antara lain yaitu: ∑

Karbon, sebagai karbon dapat dipakai gula, beet dan biji-bijian.

∑

Nitrogen, dajpat diberikan sebagai garam ammonium, bahan turunan protein yang larut seperti pepton, peptida, asam amino atau urea.

∑

Fosfor,

merupakan

nutrien

esensial,

dapat

diberikan

sebagai

diammoniunfosfat, dinatriumfosfat, asam fosfat. ∑

Magnesium, diberikan dalam bentuk hepta hidrat, hal ini dilakukan bila perlu, yaitu pada medium yang keku rangan nutrien tersebut setelah dilakukan pemeriksaan laboratoris.

Disamping bahan makanan tadi lingkungan juga sa ngat mempengarui pertumbuhan Saccharomyces cerevisieae. ∑

PH, dijaga konstan selama proses fermentasi berlangsung. Derajad keasaman tergantung pada metoda yang di gunakan. Pada derajad keasaman sangat rendah dan tinggi pertumbuhan sel terganggu.

∑

Suhu, suhu optimum berkisar antara 30-35°C.

∑

Udara (oksigen), pangaliran udara penting pada saat pembiakan sebelum dilakukan peragian yang sebenarnya. Fungsi oksigen dalam pertubuhan Saccharomvces cerevisieae belum diketahui secara pasti, diduga kerja oksigen adalah: ÿ Menghambat peragian dan meningkatkan respirasi. ÿ Membantu mengaduk medium. ÿ Menghilangkan hasil akhir yang bersifat racun. ÿ Merangsang pertumbuhan vegetative.

Peragian gula menjadi gliserol erat hubunganya dengan perubahan gula menjadi etanol (jalur Meyerhof-Emb den). Pada keadaan normal gliserol terbentuk dalam jumlah kecil, sedangkan etanol terbentuk dalam jumlah besar.

Pada gambar dua (skema Meyerhof-Embden) dapat dilihat bahwa peragian gula menjadi etanol terjadi dalam 1^ tahap dan melibatkan 15 enzim serta 3 koenzim. Kesemua enzim dan koenzim tersebut terkandung dalam ragi sebagai zimase. Glukosa

mengalami

fosforilasi

oleh

koenzim

ATP

dihasilkan

glukopiranosa-6-fosfat selanjutnya menjadi fruktofuranosa-6- fosfat dan terakhir menjadi fruktofuranosa-l,6-difosfat, Fruktofuranosa-l,6-difosfat pecah menjadi satu molekul glise- raldehid dan satu molekul dihidroksiasetonfosfat. Kedua mule- kul tersebut berada dalam keadaan setimbang antara satu dengan lainya. Koenzim DPNH (Diphosphopyridine Nucleotide, dalam ben- bentuk tereduksi) mereduksi dihidroksiasetonfosfat menjadi alfa gliserofosfat• Alafagliserofosfat dibawah pengaruh fosfatase dirubah menjadi gliserol. Pada tahap berikutnya katalisator enzim fosfogliseraldehid-dehidrogenase, enzim DPN (Diphospho pyridine Nucleotide , dalam bentuk teroksidasi) dan asam fos fat (Hy?0^) akan raerubah 3-gliseraldehidfosfat menjadi asam 1,3-difosfogliserat. Setelah melepas fosfat asam ini menjadi 3-fosfogliserat« ADP (Adenosin Difosfat) menangkap fosfat men jadi ATP (Adenosin trifosfat). Enzim fosfogliseromutase meru bah asam-3-^osfogliserat menjadi asam-2-fosfogliserat, kedua asam ini berada dalam kesetimbangan. Setelah melepas molekul air asam-2-fosfogliserat menjadi asam fosfo piruvat (enol). Enzim enolase mengkatalisa pelepasan molekul air. Fosfat dari asam fosfopiruvat dan ATP ditangkap oleh ADP dibawah pengaruh enzim karboksilase dan enzim kokarboksilase sehingga menghasil kan asetaldehid dan karbondioksida. Asetaldehid menerima hidro gen dari DPNH menjadi etanol.Di muka telah dikatakan bahwa gliserol terbentuk pada tahap pengantar, secara garis besar tahap tersebut dapat di - tunjukkan pada reaksi dibawah ini : Dihidroksiaseton fosfat + DPNH + H+ dehidrogenase Alfa-gliserol fos fat + DPN+ Alfa-gliserol fos fat + DPN+

H O osfatase 2

Gliserol + H3P04

Proses tersebut penting untuk peragian, karena mempunyai peranan menghasilkan DPN+ untuk mengoksidasi 3-gliseraldehidfosfat menjadi asam1,3-difosfogliserat pada tahap pemantapan (statio nary). Reaksi tersebut berguna

untuk pembentukan aetaldehida. Setelah asetaldehid terbentuk akan dihasilkan DPN+ dalam jumlah besar sebagai hasil reaksi DPNH dengan asetaldehid.Pada pembuatan gliserol secara peragian ditambahkan sulfit yang akan membuat proses berjalan tidak normal. Sulfit dalam media peragian akan berubah menjadi bisulfit, selanjutnya bisulfit berikatan dengan asetaldehid. Asetaldehid dalam bentuk terikat ini tidak dapat berfungsi sebagai hidrogen akseptor. Dengan demikian asetaldehid tidak tereduksi menja di etanol. Dalam keadaan demikian DPN+ dihasilkan melalui reaksi yang mengarah pada pembentukan gliserol. b) Sintesis Asam Format dengan Oksidasi Katalik Gliserol Pada penelitian ini, asam format akan disintesis dengan cara mengoksidasi gliserol dengan

udara sebagai oksidator dan Ferro Pyrophosphate sebagai

katalis. Pada awal penelitian, katalis Ferro Pyrophosphate dibuat karena katalis ini akan digunakan baik dalam percobaan pendahuluan maupun dalam percobaan utama. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengetahui waktu optimum dan peranan CuSO4 yang dibutuhkan oleh proses oksidasi untuk menghasilkan yield asam format yang maksimum. Setelah waktu optimum ditentukan, dilakukan percobaan utama dengan memvariasikan temperatur dan konsentrasi katalis yang digunakan dalam proses oksidasi gliserol selama waktu optimum yang telah diperoleh. Hasil yang diperoleh akan dianalisis menggunakan titrasi dengan NaOH. Sedangkan residu yang ada pada reaktor akan dianalisis menggunakan asam periodat.

DAFTAR PUSTAKA Claus, Edward P. 1962. Pharmacognosy , fourth ed, Lea & Febiger. Philadelpia. Ginting, Tjurmin. 2009. Oksidasi Glukosa dengan Molekul Oksigen Menggunakan Katalis Paladium (II) Klorida, Tembaga (II) Klorida dan Asam Format dalam Pelarut Asetat. Jurnal Penelitian Sains. Palembang: Universitas Sriwijaya. Hari Purwono; Adiono. 1985. Ilmu pangan, Dep. P&K Dirjen Pendidikan Tinggi. Jakarta: Universitas Indonesia. Kirk, R.E., and Othmer, V.F., 1992-1997, “Encyclopedia of Chemical Technology, vol.4-23, John Wiley and Sons Inc, New York. Mc. Ketta, J.J., 1978. Encyclopedia of Chemical Processing and Design, Volume 8, Marcell Decker Inc. New York. Otto Soemarnoto, 1980, Aspek ekologi penganekaan pangan 1980. Yogyakarta: Bagian Penerbitan Yayasan Pertanian UGM.

MIKROBIOLOGI KATABOLISME DAN ANABOLISME

Kelompok 10: Ikhwan

(1807113260)

Farah Adinda Trisna Putri

(1807112914)

Resti Khairunnisa

(1807111703)

Rini Marsela

(1807111539)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2018

METABOLISME Metabolisme merupakan keseluruhan proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Pada metabolisme terjadi proses pembentukan atau pengurain zat di dalam sel hidup yang di sertai dengan adanya perubahan energi. Proses pembentukan zat terjadi pada proses fotosintesis dan kemosintesis. Proses penguraian zat dapat berupa respirasi sel dan fermentasi sel. Seperti yang telah dijelaskan di atas, bahwa dalam proses metabolisme ada dua proses yaitu proses pembentukan dan penguraian. Proses pembentukan dalam metabolisme di sebut juga proses anabolisme. Sedangkan proses penguraian disebut dengan proses katabolisme. Kedua proses ini disebut juga sebagai arah lintasan dari proses metabolisme. Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepatkan oleh senyawa organik yang disebut sebagai enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis. Pada proses anabolisme, energi yang dibutuhkan lebih banyak sehingga reaksinya dapat berlangsung cepat dan efisien serta memerlukan energi dalam bentuk energi panas. Proses ini memerlukan energi yang lebih besar karena, dalam proses anabolisme proses yang terjadi lebih banyak dan prosesnya yang cepat dan efisien sehingga energi yang di perlukan lebih besar. Reaksi seperti ini disebut juga reaksi endergonik atau reaksi endoterm. Sedangkan dalam proses katabolisme energi yang di butuhkan lebih sedikit. Hal ini terjadi dikarenakan pada reaksi katabolisme hanya menguraikan zat dan melepaskan energi. Jadi energi yang diperlukan lebih sedikit. Suatu proses di mana terjadi pelepasan energi disebut juga reaksi eskergonik atau reaksi eksoterm. Dalam proses metabolisme baik anabolisme maupun katabolisme, kedua proses tersebut melibatkan peran enzim. Enzim sangat diperlukan sebagai katalisator (senyawa yang dapat mempercepat proses terjadinya reaksi tanpa habis reaksi ). Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat–zat yang bereaksi, dan dengan demikian dapat mempercepat proses reaksi.

1. ANABOLISME Proses penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana disebut anabolisme. Proses ini membutuhkan energi bebas dari lingkungannya. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk. Reaksi yang termasuk dalam reaksi anabolisme yaitu fotosintesis dan kemosintesis. Fotosintesis ialah reaksi anabolisme yang menggunakan energi cahaya. sedangkan kemosintesis ialah reaksi anabolisme yang menggunakan energi kimia. Berikut akan di jelaskan lebih lanjut mengenai kedua proses tersebut.

A. FOTOSINTESIS Fotosintesis adalah proses pengubahan zat-zat anorganik yaitu H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik yaitu karbohidrat dengan pertolongan cahaya. Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran. Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang disebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk membentukgrana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka

akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem. Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida). 1. Reaksi Terang Reaksi terang terjadi jika ada cahaya. Warna cahaya yang paling efektif diserap klorofil adalah merah dan biru. Reaksi terang terjadi pada membran tilakoid. Pada membran tersebut terdapat fotosistem yang tersusun dari pigmen-pigmen seperti klorofil a, klorofil b, dan karotenoid. Fotosistem yang terlibat dalam fotosintesis adalah fotosistem I dan II. Fotosistem I (P700), mengandung klorofil a yang menyerap kuat energi cahaya dengan panjang gelombang 700 nm. Fotosistem II (P680), mengandung klorofil a yang menyerap kuat energi cahay dengan panjang gelombang 680 nm. Pigmen-pigmen dalam fotosistem berfungsi untuk menangkap energi cahaya. Energi tersebut digubakan oleh klorofil a untuk melepaskan elektronnya. Ada dua macam aliran elektron, yaitu : a. Jalur Elektron Siklik Elektron yang dilepaskan oleh fotosistem I akan ditangkap oleh transport elektron. Elektron tersebut selanjutnya diteruskan menuju sistem feredoksin (Fd) dan selanjutnya diteruskan menuju kompleks sitokrom dan akhitnya kembali fotosistem I. Jalur elketron siklik menghasilkan ATP. b. Jalur Elekton Nonsiklik Reasksi ini dimulai ketika fotosistem II menyerap enegri cahaya. Energi tersebut ditangkap oleh klorofil untuk memecah molekul air (fotolisis). Elektron yang dilepaskan dari hasil fotolisis diteruskna menuju akseptor elektron ke sistem transport elektron. Dalam proses ini terbentuk ATP. Pada akhirnya eletron tersebut akan diterima oleh fotosistem I. Pada saat yang bersamaan, fotosistem I menyerap energi cahaya dan juga melepaskan eletron. Elektron tersebut diteruskan menuju akseptor elektron ks istem transport elektron (feredoksin). Pada akhirnya, elektron tersebut akan ditangkap oleh NADP+, ion H+ hasil fotosintesis akan diikat oleh NADP+ membentuk NADPH2.

Reaksi terang dan gelap menghasilkan ATP dan NADPH2. Kedua senyawa tersebut akan disunakan dalam reaksi gelap. 2. Reaksi Gelap Reaksi gelap berlangsung di dalam stroma tanpa memerlukan energi cahaya. Reaksi ini memiliki tiga tahapan, yaitu fiksasi, reduksi dan regenerasi: a. Tahap Fiksasi Pada tahap ini CO2 berikatan dengan ribulosa bifosfat (RuBP) membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (PGA) dengan bantuan enzim RuBP karboksilase (rubikso). b. Tahap Reduksi Pada tahap ini PGA dirubah menjadi DPGA (1,3-difosfogliserat) melalui penambahan gugus fosfat dari ATP. Selanjutnya, NADPH mereduksi DPGA menjadi fosfogliseraldehid (PGAL). c. Tahap Regenerasi Pada tahap ini molekul PGAL disusun ulang menjadi 3 molekul RuBP. Untuk menyelesaikna proses ini, siklus membutuhkan 3 ATP. Adapun PGAL yang lain digunakan untuk membentuk glukosa. B. KEMOSINTESIS Proses penyusunan bahan organik dari H2O dan CO2 dengan menggunakan energi kimia disebut kemosintesis. Kemosisntesis terjadi pada berbagai kelompok bakteri. Pelakunya disebut sebagai organisme kemosintetik atau kemoautotrof, misalnya bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hidrogen, dan bakteri metana. 2. KATABOLISME Proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana disebut dengan katabolisme. Proses ini menghasilkan energi yang dapat digunakan oleh makhluk hidup sehingga disebut reaksi eksogernik. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Proses pembongkaran ini dibedakan menjadi dua macam.yaitu sebagai berikut : 1. Apabila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan memerlukan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirasi. Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal. (glukosa)

Proses respirasi aerob mengubah energi kimia yang terkandung dalam sari makanan (glukosa) menjadi energi kimia dalam bentuk ATP. Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H2O + CO2 + Energi, melalui tiga tahap: 1. Glikolisis Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul glukosa menjadi asam piruvat menghasilkan NADH dan ATP. Glikolisis terjadi di sitosol. Dalam glikolisis, satu molekul glukosa akan dihasilkan 2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Asam piruvat selanjutnya memasuki tahap dekarboksilasi oksidatif di dalam mitokondria. Glukosa + 2ADP + 2P + 2NAD → 2 asam piruvat + 2ATP + 2NADH

2. Dekarboksilasi Oksidatif atau Pembentukan Asetil Co-A Pada tahap ini asam piruvat diubah menjadi asetil Co-A dengan menghasilkan NADH dan melepaskan CO2. Pada organisme eukariotik, dekarboksilasi oksidatif berlangsung dalam matriks mitokondria. Pada organisme prokariotik, tahap berlangsung dalam sitosol (cairan sitoplasma) 2NAD+

2C3H4O3 + 2CoA

2NADH

2C2H3O-CoA + 2CO2

3. Siklus Kreb Siklus kreb berfungsi menghasilkan enrgi dan berbagai senyawa antara yang akan digunakan untuk sintesis senyawa lain. Tahap ini berlangsung didalam matriks mitokondria. Dari 2 asetil Co-A yang masuk siklus akan menghasilkan 4 CO2, 2 ATP, 6 NADH, dan 2 FADH2. 4. Sistem Transpor Elektron Setiap transpor elektron berfungsi mengoksidasi NADH dan FADH2 dari tahap sebelumnya. Tahap ini berlangsung dimembran dalam mitokondria. Elektron dan nitrogen dari senyawa yang bergabung dalam NADH dan FADH2 dialirkan melalui senyawa penerima elektron seperti NAD, FAD, koenzim, dan sitokrom. Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir pada proses tersebut. Selanjutnya, oksigen bergabung dengan H+ membentuk H2O. Setiap perpindahan elektron yang terjadi, energi yang terlepas dignakan untuk membentuk ATP.

Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Oksidasi 1 NADH menghasilkan 3 ATP, oksidasi 1 FADH menghasilkan 2 ATP. Ada perbedaan antara jumlah ATP yang dihasilkan organisme eukariotik dan prokriotik pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH2 terjadi dalam membran mitokondria. Namun, NADH hasil glikolisis dibentuk didalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus dimasukkan kedalam mitokondria. Pemindahan 2NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 36. Pada organisme prokariotik tidak memilik mitokondria, sehingga tidak terjadi pengurangan ATP untuk pemindahan NADH kedalam mitokondria. Jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 38. 1.

Apabila pembongkaran suatu zat dalam dalam lingkungan tanpa memerlukan oksigen (anaerob) disebut proses fermentasi. Reaksi-reaksi yang terjadi serta organel yang berperan dalam respirasi anaerob sama seperti pada respirasi aerob. Namun, dalam respirasi anaerob peran oksigen digantikan dengan zat lain, contoh NO3 dan SO4. Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh mikroorganisme tertentu, misal bakteri. Respirasi anaerob merupakan reaksi fermentasi. Fermentasi adalah proses penguraian karbohidrat menjadi senyawa lain tanpa bantuan oksigen. Fermentasi terdiri dari 2 tahap, yaitu glikolisis dan pembentuka NAD+. Pada proses ini asam piruvat hasil glikolisis tidak diubah menjadi asetil CoA tetapi direduksi menjadi senyawa lain dengan bantuan NADH. Contoh fermentasi ialah, fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Contoh Fermentasi : C6H12O6 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi. (glukosa) (etanol)

PERAN ENZIM DALAM METABOLISME Enzim adalah protein katalitik. Dalam tubuh organisme enzim berperan sebagai biokatalisator yang artinya enzim dapat mempercepat reaksi-reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Dalam reaksi kimia, enzim tidak ikut bereaksi sehingga tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi atau mengubah produk. 1. KOMPONEN ENZIM 1. Enzim sederhana, hanya terdiri atas protein. 2. Enzim kompleks atau enzim konjugasi (holoenzim), terdiri atas komponen-komponen yaitu komponen protein (apoenzim) dan komponen non protein (gugus prostetik). 2. SIFAT-SIFAT ENZIM 1. Dipengaruhi oleh suhu dan pH. 2. Bekerja secara spesifik 3. Bekerja secara bolak-balik (reversible) 4. Diperlukan dalam jumlah sedikit 5. Dapat bereaksi dengan substrat asam maupun basa. 6. Berupa koloid 7. Dapat digunakan berulangkali 3. MEKANISME KERJA ENZIM Enzim mempercepat suatu reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi awal untuk memulai suatu reaksi. Enzim bekerja dengan membentuk kompleks enzim-substrat. Mula-mula enzim berikatan dengan substratnya, membentuk kompleks enzim-substrat. Pada saat enzim dan substrat berikatan maka akan menghasilkan produk. Beberapa teori yang menjelaskan kerja enzim: a. Lock and Key Theory ( Teori Gembok dan Kunci) Teori ini menjelskan bahwa enzim diumpamakan sebagai gembok karena memiliki sebuah bagian kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian ini disebut sisi aktif. Sementara itu, substrat diumpamakan sebagai kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim. b. Induced Fit Theoty (Teori Ketepatan Induksi) Teori ini menjelaskan bahwa sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan substratnya. 4. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJ ENZIM a. Suhu (Temperatur) Setiap enzim mempunyai suhu optimal yang spesifik. Enzim pada suhu 0º atau dibawahnya bersifat nonaktif. Akan tetapi enzim pada suhu tersebut tidak rusak.

Kenaikan suhu dapat meningkatkan kerja enzim. Namun, jika jika suhu melebihi batas optimum, enzim dapat mengalami denaturasi (kerusakan). b. Perubahan pH Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga dapat menghalangi teriatnya substrat pada sisi aktif enzim. a. Konsentrasi Enzim Semakin besar konsentrasi enzim akan meningkatkan keceatan reaksi. Peningkatan kecepatan reaksi akan terus bertambah hingga tercapai kecepatan konstan yakni jika semua substrat sudah terikat oleh enzim. b. Konsentrasi Substrat Bertambahnya konsentrasi substrat dalam suatu reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi jika jumlah enzim dalam reaksi tersebut tetap. Peningkatan kecepata reaksi akan terus bertambah hingga tercapai kecepatan konstan, yakni jika semua enzim mengikat substrat. c. Aktivator Zat-zat yang berfungsi untuk memacu atau mempercepat reaksi enzim disebut aktivator. Contohnya, garam-garam dari logam alkali dalam kondisi encer (2%-5%), dan ion logam seperti Ca, Mg, Ni, Mn, dan Cl. d. Inhibitor Dua macam inhibitor enzim, yaitu: 1) Inhibitor Kompetitif Inhibitor yang berikatan secara kuat pada sisi aktif enzim disebut inhibitor kompetitif (inhibitor ireversible). Inhibitor kompetitif ini dapat dihilangkan dengan cara menambah konsentrasi substrat. 2) Inhibirot Non-kompetitif Inhibitor yang terikat pada sisi alosterik enzim (selain sisi ektif enzim) disebut inhibitor non-kompetitif. Inhibitor ini mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan sisi aktif enzim. Inhibitor ini tidak dapat dihilangkan walaupun dengan menambahkan substrat.

DAFTAR PUSTAKA Kimball.W.John.1983.Biologi.Jakarta:Erlangga. Lehninger,A.L.2008.Dasar-Dasar Biokimia jilid 2 Terjemahan.Jakarta:Erlangga. Rachmadiarti,Fida,dkk.2007.Biologi Umum.Surabaya:Unesa Unipress. Wirahadikusumah,M.1985.Biokimia:Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Lipid.Bandung:ITB

MIKROBIOLOGI KOENZIM

Kelompok 10: Ikhwan

(1807113260)

Farah Adinda Trisna Putri

(1807112914)

Resti Khairunnisa

(1807111703)

Rini Marsela

(1807111539)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2018/2019

ENZIM DAN KOENZIM

1. Enzim Enzim adalah protein yang dihasilkan oleh sel hidup yang mempengaruhi reaksi kimia. Ditinjau dari fungsinya enzim merupakan katalis dalam sistem biologi. Katalis adalah molekul yang berfungsi mempercepat reaksi kimia. Hampir semua enzim merupakan protein. Dua sifat penting enzim adalah memiliki daya katalitik yang sangat besar dan sangat spesifik, yaitu: a. Daya katalitik enzim Daya katalitik enzim sangat besar, yaitu mampu mempercepat reaksi kimia minimal sejuta kali. Tanpa enzim, kecepatan sebagian besar reaksi kimia di dalam sistem biologi sangatlah rendah sehingga tak dapat diukur. Bahkan reaksi yang sederhana sekalipun seperti hidrasi CO2 harus dikatalisis oleh enzim karbonat anhidrase.

Karbonat anhidrase CO2 + H2O

―――――――――→

H2CO3

b. Spesifitas enzim Enzim sangat spesifik, baik terhadap terhadap jenis reaksi yang dikatalisisnya maupun terhadap substrat atau reaktan yang diolahnya. Gambaran spesifitas enzim tercantum pada gambar di bawah ini. Satu enzim biasanya mengkatalisis satu jenis reaksi kimia saja, atau seperangkat reaksi yang sejenis. Dalam reaksi enzimatik sangat jarang terjadi reaksi sampingan yang menyebabkan terbentuknya hasil sampingan yang tak berguna.

Gambar 4.1 Model spesifitas enzim terhadap substrat dan reaksi tertentu.

c. Kompleks enzim-substrat Sebagian besar daya katalitik enzim berasal dari kemampuan enzim menempatkan substrat ke dalam kedudukan yang menguntungkan pada kompleks enzim substrat. Enzim memiliki situs aktif, yaitu tempat tertentu pada molekul enzim untuk mengikat substrat. Emil Fischer mengumpamakan substrat dan situs aktif sebagai anak kunci dan kunci. Lihat Gambar 4.2 untuk ilustrasi lebih jelas.

Gambar 4.2 Kompleks enzim-substrat

1. Klasifikasi enzim Enzim diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi dan mekanisme reaksi yang dikatalisis. Pada awalnya hanya ada beberapa enzim yang dikenal, dan kebanyakan mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan kovalen. Semua enzim ini diidentifikasi dengan menambahkan akhiran –ase pada nama substansi atau substrat tempat enzim bekerja (dihidrolisis). Secara ringkas, sistem penamaan enzim menurut IUB dijelaskan sebagai berikut: 1. Reaksi dan enzim yang mengkatalisis membentuk 6 kelas, masing-masing mempunyai 4-13 subkelas 2. Nama enzim terdiri atas 2 bagian, pertama menunjukkan substrat dan kedua ditambah dengan –ase yang menunjukkan tipe reaksi yang dikatalisis. Contoh: heksosa isomerase (substrat: heksosa dengan reaksi isomerase). 3. Jika diperlukan, ditambah dengan informasi tambahan tentang reaksi dalam tanda kurung di bagian akhir nama. 4. Contoh: 1.1.1.37 L-malat:NAD+ oksidoreduktase (dekarboksilasi).

5. Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC) yang terdiri atas: a. Digit pertama

: kelas tipe reaksi

b. Digit kedua

: subkelas tipe reaksi

c. Digit ketiga

: sub-subkelas tipe reaksi

d. Digit keempat

:untuk enzim spesifik

Contoh: 2.7.1.1 diuraikan menjadi: a. Kelas 2

: transferase

b. Subkelas 7

: transfer fosfat

c. Subsubkelas 1

: alkohol merupakan akseptor fosfat

d. Enzim spesifik 1 : heksokinase atau ATP:D-heksosa 6-fosfotransferase Suatu enzim yang mengkatalisis pemindahan fosfat dari ATP ke gugus hidroksil atom C ke enam molekul glukosa.

B. Penggolongan (Klasifikasi) enzim Enam kelas utama enzim dengan beberapa contohnya di bawah ini: 1. Oksidoreduktase. Enzim-enzim yang mengkatalis oksidoreduksi antara 2 substrat s dan S’ S red + S’ oks = Soks +S’ red 2. Transferase Enzim-enzim yang mengkatalisis pemindahan suatu gugus,G (lain dari hidrogen), antara sepasang substrat S dan S’. S─G + S’= S’─ G+S 3. Hidrolase Enzim-enzim yang mengkatalisis hidrolisis ikatan-ikatan ester, peptida, glikosil, anhidrida asam, C-C,C-halida, atau P─N. 4. Liase Enzim-enzim yang mengkatalisis pembuangan gugus dari substrat dengan mekanisme yang lain daripada hidrolisis,dan meninggalkan ikatan rangkap. 5. Isomerase Yang termasuk kelas ini adalah semua enzim yang mengkatalisis interkoversi isomer-isomer optic, geometric, atau posisi. 6. Ligase Ligase (ligare = mengikat) enzim yang mengkatalisis penggabungan 2 senyawa diikuti oleh pemecahan ikatan pirofosfat pada ATP atau senyawa yang sejenis. Yang temasuk golongan ini adalah enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan C─ O,C─S, C─N dan C─C. Beberapa contoh enzim berdasarkan reaksinya 1. Hidrolase Hidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu : Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal : a. Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa 9 (suatu disakarida).

2 (C6H10O5)n + n H2O amilum

amylase

n C12H22O11 maltosa

b. Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa. c. Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan galaktosa. d. Selulase, emzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida) menjadi selobiosa ( suatu disakarida) e. Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-pektin. f.

. Maltase, yaitu enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa maltase

C12H22O11 + H20 maltosa

2 C6H12O6 glukosa maltase

2. Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester. Contoh : a. Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. b. Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat. 3. Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein. Contoh: a. Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino. b. Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin. c. Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu. 4. Oksidase dan reduktase , yaitu enzime yang menolong dalam proses oksidasi dan reduksi. Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi;

a. Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat- zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi. b. Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. 5. Desmolase Demolase yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya. Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi : a. Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruvat menjadi asetaldehida. b. Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga yang terakhir ini berubah menjadi suatu asam amino. B. Cara kerja Enzim a. Sisi Aktif Enzim Karakteristik sisi aktif enzim 1. Merupakan bagian kecil dari enzim 2. Sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi. 3. Substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi atau ikatan yang lemah. 4. Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu

enzim

Gambar 4.3 sisi aktif enzim dan asam amino yang terlibat Sisi aktif mempunyai 2 bagian yang penting: 1. Bagian yang mengenal substrat dan kemudian mengikatnya 2. Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah substrat diikat oleh enzim. Asam amino yang membentuk kedua bagian tersebut tidak harus berdekatan dalam urutan secara linear, tetapi dalam konformasi 3D mereka berdekatan. A. Mekanisme reaksi enzim Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, substrat akan menempel pada enzim. Ada dua teori mengenai kerja enzim, yaitu teori lock and key (gembok – anak kunci) dan induced fit (kecocokan terinduksi). 1. Teori Gembok - anak kunci Bentuk substrat sesuai dengan sisi aktif, seperti gembok cocok dengan anak kuncinya. Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik. Substrat yang mempuyai bentuk ruang yang sesuai dengan sisi aktif enzim akan berkaitan dan membentuk kompleks transisi enzim – substrat. Senyawa transisi ini tidak stabil sehingga pembentukan produk berlangsung dengan sendirinya. 2. Teori Induced Fit (Koshland) Reaksi antara substrat dengan enzim berlangsung karena adanya induksi molekul substrat terhadap molekul enzim. Menurut teori ini, sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam menyesuaikan struktur sesuai dengan struktur substrat. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, maka enzim akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok (fit). Kemudian terjadi pengikatan substrat oleh

enzim, yang selanjutnya substrat diubah menjadi produk. Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali pada keadaan semula, siap untuk mengikat substrat baru. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, maka enzim akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok (fit). Kemudian terjadi pengikatan substrat oleh enzim, yang selanjutnya substrat diubah menjadi produk. Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali pada keadaan semula, siap untuk mengikat substrat baru. Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuanya menurunkan ΔG‡: 1.

Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.)

2.

Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.

3.

Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara.

4.

Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar, dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil.

5.

bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar, dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil.

A. Struktur Enzim Pada mulanya enzim dianggap hanya terdiri dari protein dan memang ada enzim yang ternyata hanya tersusun dari protein saja, misalnya pepsin dan tripsin.Tetapi ada juga enzim-enzim yang selain protein juga memerlukan komponen selain protein. Komponen selain protein pada enzim dinamakan kofaktor. Koenzim dapat merupakan ion logam/ metal, atau molekul organik yang dinamakan koenzim. Gabungan antara bagian protein enzim (apoenzim) dan kofaktor dinamakan holoenzim. Enzim yang memerlukan ion logam sebagai kofaktornya dinamakan metaloenzim.. Ion logam ini berfungsi untuk menjadi pusat katalis primer, menjadi tempat untuk mengikat substrat, dan sebagai stabilisator supaya enzim tetap aktif.

B. Aktivitas Enzim Seperti halnya katalisator, enzim dapat mempercepat reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasinya. Enzim tersebut akan bergabung sementara dengan reaktan sehingga mencapai keadaan transisi dengan energi aktivasi yang lebih rendah daripada energi aktivasi yang diperlukan untuk mencapai keadaan transisi tanpa bantuan katalisator atau enzim. Enzim juga dapat dibedakan menjadi eksoenzim dan endoenzim berdasarkan tempat kerjanya, ditinjau dari sel yang membentuknya. Eksoenzim ialah enzim yang aktivitasnya diluar sel. Endoenzim ialah enzim yang aktivitasnya didalam sel. Selain eksoenzim dan endoenzim, dikenal juga enzim konstitutif dan enzim induktif. Enzim konstitutif ialah enzim yang dibentuk terus-menerus oleh sel tanpa peduli apakah substratnya ada atau tidak. Enzim induktif (enzim adaptif) ialah enzim yang dibentuk karena adanya rangsangan substrat atau senyawa tertentu yang lain. Misalnya pembentukan enzim beta-galaktosida pada escherichia coli yang diinduksi oleh laktosa sebagai substratnya. Tetapi ada senyawa lain juga yang dapat menginduksi enzim tersebut walaupun tidak merupakan substarnya, yaitu melibiosa. Tanpa adanya laktosa atau melibiosa, maka enzim beta-galaktosidasa tidak disintesis, tetapi sintesisnya akan dimulai bila ditambahkan laktosa atau melibiosa. C. Koenzim Dalam peranannya, enzim sering memerlukan senyawa organik tertentu selain protein. Ditinjau dari fungsinya, dikenal adanya koenzim yang berperan sebagai pemindah hidrogen, pemindah elektron, pemindah gugusan kimia tertentu (“group transferring”) dan koenzim dari isomerasa dan liasa. Koenzim akan memperbesar kemampuan katalitik suatu enzim sehingga jauh melebihi kemampuan yang ditawarkan. Koenzim yang berikatan secara erat dengan enzim melalui ikatan kovalen atau non kovalen sering disebut sebagai gugus prostetik.

Tabel 4.2 Contoh-contoh koenzim dan peranannya

No

Kode

1.

NAD

2.

NADP

3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

FMN FAD Ko-Q Sit Fd ATP PAPS UDP

Singkatan dari

Nikotinamida-adenina dinukleotida Nikotinamida-adenina Flavin mononukleotida dinukleotid Flavin-adenina dinukleotida a fosfat Koenzim Q atau Quinon Sitokrom Ferredoksin Adenosina trifosfat Fosfoadenil sulfat Uridina difosfat

Yang dipindahkan Hidrogen

Hidrogen Hidrogen Hidrogen Hidrogen Elektron Elektron Gugus fosfat Gugus sulfat Gula

D. Isoenzim Isoenzim adalah protein yang dapat mengkatalisis reaksi yang sama dan terjadi pada spesies yang sama, tetapi mempunyai sifat-sifat fisika dan kimia yang berbeda. Dapat berasal dari : beberapa organ yg berbeda, bagian sel yang berbeda, satu bagian yang sama.

RANGKUMAN 1. Enzim adalah protein yang dihasilkan oleh sel hidup yang mempengaruhi reaksi kimia. Ditinjau dari fungsinya enzim merupakan katalis dalam sistem biologi. Katalis adalah molekul yang berfungsi mempercepat reaksi kimia.. 2. Dua sifat penting enzim adalah memiliki daya katalitik yang sangat besar dan sangat spesifik. Enzim memiliki daya katalitik yang sangat besar, yaitu mampu mempercepat reaksi kimia minimal sejuta kali. Selain itu, suatu enzim biasanya mengkatalisis satu jenis reaksi kimia saja, atau seperangkat reaksi yang sejenis. 3. Enzim memiliki situs/sisi aktif, yaitu tempat tertentu pada molekul enzim untuk mengikat substrat, 4. Sisi aktif enzim ini memiliki 2 bagian yang penting, yaitu bagian yang mengenal substrat kemudian mengikatnya dan bagian yang mengkatalisis reaksi setelah substrat diikat oleh enzim. 5. Enzim diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi dan mekanisme reaksi yang dikatalisis. Ada 6 kelas utama dalam pengklasifikasian enzim, yaitu : a. Oksidoreduktase. b. Transferase c. Hidrolase d. Liase e. Isomerase f. Ligase

6. Ada dua teori mengenai kerja enzim, yaitu teori lock and key (gembok – anak kunci) dan induced fit (kecocokan terinduksi). 7. Suatu molekul enzim dapat terdiri dari protein saja, seperti pepsin dan tripsin. 8. Ada enzim yang juga memerlukan komponen selain enzim, seperti ion logam atau molekul organik, yang dinamakan kofaktor. 9. Isoenzim adalah protein yang dapat mengkatalisis reaksi yang sama dan terjadi pada spesies yang sama, tetapi mempunyai sifat-sifat fisika dan kimia yang berbeda.

MIKROBIOLOGI METABOLISME GLUKOSA MENJADI BUTADION

Kelompok 10: Ikhwan

(1807113260)

Farah Adinda Trisna Putri

(1807112914)

Resti Khairunnisa

(1807111703)

Rini Marsela

(1807111539)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S-1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2018

A. Metabolisme Glukosa menjadi Butadion Metabolisme diketahui dari kemampuan mikroorganisme untuk menggunakan dan menguraikan molekul yang kompleks seperti zat pati, lemak, protein dan asam nukleat. Selain itu pengamatan juga dilakukan pada molekul yang sederhana seperti amino dan monosakarida. 1. Fermentasi Karbohidrat Kemampuan memfermentasikan berbagai karbohidrat dan produk fermentasi yang dihasilkan merupakan ciri yang sangat berguna dalam identifikasi mikroorganisme. Hasil akhir dari fermentasi karbohidrat ini ditentukan oleh sifat mikroba, media biakan yang digunakan, serta faktor lingkungan yaitu Ph, dan suhu. Media fermentasi harus mengandung senyawa yang dapat dioksidasi dan difermentasikan oleh mikroorganisme. Glukosa merupakan senyawa yang paling sering digunakan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi itu. Selain itu, terdapat pula media sukrosa dan laktosa. Fermentasi merupakan proses oksidasi biologi dalam keadaan anaerob dan yang bertindak sebagai substrat adalah karbohidrat. Dari hasil fermentase ini berbeda-beda bergantung pada jenis bakteri yang digunakan, misalnya asam laktat, asam cuka, CO2, dan asam lainnya. Pada uji fermentasi karbohidrat, yang akan dilihat adalah pembentukan asam yang terlihat dari perubahan warna medium menjadi kuning dan pembentukan gas yang terlihat dari adanya gas dalam tabung durham. Perubahan warna medium mejadi kuning disebabkan karena terdapatnya Indicator Brom Timol Blue (BTB) dalam medium. Penambahan indikator BTB ke dalam medium yang mengalami fermentasi karbohidrat menjadi asam dalam keadaan aerob, maka pH akan turun, akhirnya indikator BTB akan berubah warna menjadi kuning. Beberapa mikroorganisme seperti E. coli, dapat menggunakan laktosa sebagai sumber karbon. Selain laktosa, substrat alamiah dari enzim juga merupakan bahan yang sangat penting, ONPG (o-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside) juga dapat digunakan. Β-galaktosidase dapat mengkatalisis ONPG dengan reaksi sebagaiberikut: β-galaktosidase

ONPG + H20

→

galaktosa + o-nitrofenol

ONPG tidak berwarna tetapi setelah dihidrolisis menjadi o-nitrofenol, akan timbul warna kuning pada larutan yang alkali. Tes ini digunakan utuk identifikasi beberapa jenis bakteri. Berikut jenis bakteri yang mampu melakukan fermentasi terhadap karbohidrat serta hasil fermentasinya, adalah:

a)Fermentasi asam laktat: bakteri asam laktat (Streptococcus, Lactobacillus) b ) F e r m e n t a s i a l k o h o l : Zygomonas, Saccharomycetes c)Fermentasi asam propionate: bakteri asam propionate (Propionibacterium) d)Fermentasi 2,3-butanadiol: Enterobacter , Serralia, Bacillus. e)Fermentasi asam campuran: bakteri enterik (Escherichia, Enterobacter, Salmonella, Proteus) 2. Uji Voges-Proskueur Uji ini digunakan untuk mengidentifikasi mikroorganisme yang melakukan fermentase dengan hasil akhir 2,3 butanadiol. Bila bakteri memfermentasikan karbohidrat menjadi 2,3 butanadiol sebagai produk utama, akan terjadi penumpukan bahan tersebut dalam media pertumbuhan. Pada uji VP ini dilakukan penambahan 40% KOH dan 5% larutan alfa naftol pada saat pengamatan. Hal ini dapat menentukan adanya asetoin (asetil metil karbinol), suatu senyawa pemula dalam sintesis 2,3 butanadiol. Dengan adanya penambahan KOH 40 %, keberadaan setoin ditunjukkan dengan perubahan warna medium menjadi merah, dan perubahan ini makin jelas dengan penambahan alfa naftol beberapa tetes.Uji VP ini sebenarnya merupakan uji tidak langsung untuk mengetahui adanya 2,3 butanadiol. Karena uji ini lebih dulu menentukan asetoin. Asetoin adalah senyawa pemula dalam sintesis 2,3 butanadiol, sehingga dapat dipastikan bahwa dengan adanya asetoin dalam media berarti menunjukkan adanya produk 2,3 butanadiol sebagai hasil fermentasi. Mekanisme terjadinya reaksi pada Uji Voges-Proskueur dapat digambarkan sebagai berikut: 40% KOH

→

Acetoin + α-naftol

diasetil + keratin (kompleks pink)

Alkohol absolute

2,3-Butanediol (23BD) adalah komoditas kimia yang biasanya diproduksi dari minyak. 2,3-Butanediol ini dapat digunakan sebagai prekursor dalam pembuatan berbagai produk kimia, termasuk pelarut metil etil keton (MEK), gamma-butyrolactone (GBL), dan 1,3-butadiene. 23BD diproduksi oleh serangkaian

mikroba

amyloliquefaciens,

pengolah

Bacillus

gula

subtilis,

(atau

sitrat),

Enterobacter

termasuk

aerogenes,

Bacillus Klebsiella

pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Lactococcus lactis, Paenibacillus polymyxa, dan Serratia marcescens.

DAFTAR PUSTAKA Djide, Natsir & Sartini. 2006. Dasar-Dasar Mikrobiologi Laboratorium Mikrobiologi Farmasi. Makassar: Universitas Hasanuddin. Dwijoeseputro. 19990. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan Malang Prescott, Harley. 2002. Laboratory Exercies in Microbiology. New York: The MC-Graw Hill Companies.