DASAR – DASAR HORTIKULTURA
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH GRESIK
By
: Muhammad Khoiruddin (12.112.014)
BAB : PROTEIN, KARBOHIDRAT, LEMAK,
TAHAPAN RESP. GLIKOLISIS, SIKLUS KREB, DAN OKSIDASI
A.
PROTEIN
1.
Pengertian
Protein adalah senyawa
organik kompleks yang tersusun atas unsur Karbon(C), Hidrogen(H), Oksigen(O),
Nitrogen(N) dan kadang-kadang mengandung zat Belerang(S), dan Fosfor (P).
Protein merupakan
makromolekul yang terdiri dari satu atau lebih polimer. Setiap Polimer tersusun
atas monomer yang di sebut asam amino. Masing-masing asam amino mengandung satu
atom Karbon(C) yang mengikat satu atom Hidrogen (H), satu gugus amin (NH2),
satu gugus karboksil (-COOH), dan lain-lain (Gugus R).
Berbagai jenis asam amino membentuk rantai panjang
melalui ikatan peptida. Ikatan Peptida adalah ikatan antara gugus karboksil
satu asam amino dengan gugus amin dari asam amino lain yang ada di sampingnya.
Asam amino yang membentuk rantai panjang ini disebut protein (Polipeptida). Polipeptida di dalam tubuh manusia
disintesis di dalam ribosom. Setelah disintesis,protein mengalami ”pematangan”
menjadi protein yang lebih kompleks.
Asam amino yang
diperlukan tubuh ada 20 macam. sepuluh diantaranya sangat penting bagi pertumbuhan
sel-sel tubuh manusia dan tidak dapat dibuat dalam tubuh, sehingga harus
didapatkan dari luar tubuh. Asam amino itu disebut asam amino esensial. selain
asam amino esensial terdapat juga asam emino non-esensial. Asam amino
non-esensial merupakan asam amino yang dapat dibuat dalam tubuh manusia. Bahan
bakunya berasal dari asam amino lainnya. Namun ada juga yang mengatakan bahwa
asam amino terbagi menjadi 3, ditambah dengan asam amino semiesensial. Asam
amino semiesensial adalah asam amino yang dapat menghemat pemakaian beberapa
asam amino esensial.
2.
PEMBAGIAN
Berdasarkan macam asam
amino yang menyusun polipeptid,Protein dapat digolongkan menjadi 3, Yaitu:
1.Protein Sempurna
Protein sempurna adalah
protein yang mengandung asam-asam amino lengkap,baik macam maupun
jumlahnya.Contohnya kasein pada susu dan albumin pada putih telur.Pada umumnya
protein hewan adalah Protein Sempurna
2.Protein Kurang
Sempurna
Protein kurang sempurna
adalah protein yang mengandung asam amino lengkap,tetapi beberapa diantaranya
jumlahnya sedikit.Protein ini tidak dapat mencukupi kebutuhan pertumbuhan,Namun
hanya dapat mempertahankan kebutuhan jaringan yang sudah ada.Contohnya Protein
lagumin pada kacang-kacangan dan Gliadin pada gandum.
3.Protein Tidak
Sempurna
Protein tidak sempurna
adalah protein yang tidak mengandung atau sangat sedikit mengandung asam amino
esensial.Protein ini tidak dapat mencukupi untuk pertumbuhan dan mempertahankan
kehidupan yang telah ada.Contohnya Zein pada jagung dan beberapa protein yang
berasal dari tumbuhan.
3.
FUNGSI PROTEIN
Protein yang membangun
tubuh disebut Protein Struktural sedangkan protein yang berfungsi sebagai
enzim,antibodi atau hormon dikenal sebagai Protein Fungsional.
Protein struktural pada
umumnya bersenyawa dengan zat lain di dalam tubuh makhluk hidup Contoh protein
struktural antara lain nukleoprotein yang terdapat di dalam inti sel dan
lipoprotein yang terdapat di dalam membran sel.Ada juga protein yang tidak
bersenyawa dengan komponen struktur tubuh,tetapi terdapat sebagai cadangan zat
di dalam sel-sel makhluk hidup. Contoh protein seperti ini adalah protein pada
sel telur ayam,burung,kura-kura dan penyu.
Semua jenis protein
yang kita makan akan dicerna di dalam saluran pencernaan menjadi zat yang siap
diserap di usus halus,yaitu berupa asam amino-asamamino.Asam amino-asam amino
yang dihasilkan dari proses pencernaan makanan berperan sangat penting di dalam
tubuh,untuk:
·
Bahan dalam sintesis subtansi penting
seperti hormon,zat antibodi,dan organel sel lainnya
·
Perbaikan,pertumbuhan dan pemeliharaan
struktur sel,jaringan dan organ tubuh
·
Sebagai sumber energi,setiap gramnya
akan menghasilkan 4,1 kalori.
·
Mengatur dan melaksakan metabolisme
tubuh,misalnya sebagai enzim(protein mengaktifkan dan berpartisipasi pada
reaksi kimia kehidupan)
·
Menjaga keseimbangan asam basa dan
keseimbangan cairan tubuh.Sebagai senyawa penahan/bufer,protein berperan besar
dalam menjaga stabilitas pH cairan tubuh.Sebagai zat larut dalam cairan
tubuh,protein membantu dalam pemeliharaan tekanan osmotik di dalam sekat-sekat
rongga tubuh.
·
Membantu tubuh dalam menghancurkan atau
menetralkan zat-zat asing yang masuk ke dalam tubuh.
Kekurangan protein di
dalam tubuh dapat mengakibatkan beberapa penyakit, Seperti
kwashiorkor,anemia,radang kulit,dan busung lapar yang disebut juga
hongeroedem.Karena terjadinya edema(pembengkakan organ karena kandungan cairan
yang berlebihan) pada tubuh.
B. LEMAK
Lemak merupakan sekelompok
besar molekul-molekul alam yang terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, dan
oksigen meliputi asam lemak, malam, sterol, vitamin-vitamin yang larut di dalam
lemak (contohnya A, D, E, dan K), monogliserida, digliserida, fosfolipid,
glikolipid, terpenoid (termasuk di dalamnya getah dan steroid) dan lain-lain.
Lemak
secara khusus menjadi sebutan bagi minyak hewani pada suhu ruang, lepas dari
wujudnya yang padat maupun cair, yang terdapat pada jaringan tubuh yang disebut
adiposa.
Secara umum dapat
dikatakan bahwa lemak memenuhi fungsi dasar bagi manusia, yaitu:
·
Menjadi cadangan energi dalam bentuk sel
lemak. 1 gram lemak menghasilkan 39.06 kjoule atau 9,3 kcal.
·
Lemak mempunyai fungsi selular dan
komponen struktural pada membran sel yang berkaitan dengan karbohidrat dan
protein demi menjalankan aliran air, ion dan molekul lain, keluar dan masuk ke
dalam sel.
·
Menopang fungsi senyawa organik sebagai
penghantar sinyal, seperti pada prostaglandin dan steroid hormon dan kelenjar
empedu.
·
Menjadi suspensi bagi vitamin A, D, E
dan K yang berguna untuk proses biologis
·
Berfungsi sebagai penahan goncangan demi
melindungi organ vital dan melindungi tubuh dari suhu luar yang kurang
bersahabat.
Lemak juga merupakan
sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang membentuk
membran semua jenis sel.
Berdasarkan komposisi
kimianya lemak terbagi atas tiga,yaitu:
1.Lemak Sederhana
Lemak sederhana
tersusun oleh trigliserida, yang terdiri dari satu gliserol dan tiga asam
lemak.Contoh senyawa lemak sederhana adalah lilin(wax) malam atau
plastisin(lemak sederhana yang padat pada suhu kamar),dan minyak(lemak
sederhana yang cair pada suhu kamar).
2.Lemak Campuran
Lemak Campuran
merupakan gabungan antara lemak dengan senyawa bukan lemak.Contoh lemak
campuran adalah lipoprotein(gabungan antara lipid dan dengan
protein),Fosfolipid(gabungan antara lipid dan fosfat),serta
fosfatidilkolin(yang merupakan gabungan antara lipid,fosfat dan kolin).
3.Lemak Asli(Derivat
Lemak)
Deriwat lemak merupakan
senyawa yang dihasilkan dari proses hidrolisis lipid.misalnya kolesterol dan
asam lemak.Berdasarkan ikatan kimianya asam lemak dibedakan menjadi 2,yaitu:
• Asam lemak Jenuh,bersifat
non-esensial karena dapat disintesis oleh tubuh dan pada umumnya berwujud padat
pada suhu kamar.Asam lemak jenuh berasal dari lemak hewani,misalnya mentega.
• Asam lemak tidak jenuh, bersifat
esensial karena tidak dapat disintesis oleh tubuh dan umunya berwujud cair pada
suhu kamar.Asam Lema tidak jenuh berasal dari lemak nabati,misalnyya minyak
goreng.
C.
KARBOHIDRAT
Karbohidrat
/ sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di
bumi. Karbohidrat sendiri terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen.
Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama
sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada
tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada
tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur).
Berdasarkan
Gugus Gula penyusunnya,Karbohidrat di bagi menjadi 3,Yaitu:
1.Monosakarida(C6H12O6)
Monosakarida
adalah karbohidrat yang terdiri dari satu gugus gula.Monosakarida ini memiliki
rasa manis dan sifatnya mudah larut dalam air.Contoh dari monosakarida adalah
heksosa,glukosa,fruktosa,galaktosa,monosa,ribosa(penyusun RNA) dan
deoksiribosa(penyusun DNA).
2.Disakarida(C12H22O11)
Disakarida
adalah karbohidrat yang terdiri dari dua gugus gula.Sama seperti
monosakarrida,Disakarida juga memiliki rasa manis, dan sifatnyapun mudah larut
dalam air.Contoh dari Disakarida adalah laktosa(gabungan antara glukosa dan
galaktosa),sukrosa(gabungan antara glukosa dan fruktosa) dan maltosa(gabungan
antara dua glukosa)
3.Polisakarida(C6H11O5)
Polisakarida
adalah karbohidrat yang terdiri dari banyak gugus gula,dan rata-rata terdiri
dari lebih 10 gugus gula.Pada umumnya polisakarida tidak berasa atau pahit,dan
sifatnya sukar larut dalam air.Contohnya dari polisakarida adalah amilum yang
terdiri dari 60-300 gugus gula berupa glukosa,glikogen atau gula otot yang
tersusun dari 12-16 gugus gula,dan selulosa,pektin,lignin,serta kitin yang
tersusun dari ratusan bahkan ribuan gugus gula dengan tambahan senyawa lainnya.
Karbohidrat
memiliki beberapa peran penting dalam tubuh manusia,antara lain adalah
Ø Sebagai
sumber energi utama.Pada beberapa organ tubuh utama,seperti otak,lensa mata dan
sel saraf,sumber energi yang diperlukan adalah glukosa,dan tidak dapat
digantikan oleh sumber energi lainnya.Dalam proses respirasi,setiap 1 gram
glukosa akan menghasilkan 4,1 kalori,
Ø Berperan
penting dalam proses metanolisme,menjaga keseimbangan asam dan basa dalam
tubuh, dan pembentuk struktur sel,jaringan,serta organ tubuh,
Ø Membantu
proses pencernaan makanan dalam prose pencernaan,
Ø Membantu
penyerapan kalsium,
Ø Merupakan
pembentuk senyawa lainnya,misalnya sebagai asam lemak sebagai penyusun lemak
dan asam amino sebagai penyusun protein.
Ø Sebagai
komponen penyusun gen dalam inti sel yang amat penting dalam pewarisan
sifat.Gen terdiri dari asam deoksiribunukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA)
yang merupakan karbohidrat beratom C lima.
Ø Merupakan
senyawa yang membantu proses berlangsungnya buang air besar.selulosa merupakan
polisakarida yang sulit dicerna,tetapi keberadaannya dala sisa pencernaan dapat
mencegah konstipasi(sembelit)
D. Proses Reaksi Glikolisis (respirasi aerob)
Glikolisis merupakan reaksi tahap pertama
secara aerob (cukup oksigen) yang berlangsung dalam mitokondria. Glikolisis
berasal dari kata glyco = gula, lysis =
memecah. Semua kehidupan di bumi melakukan glikolisis. Tahap glikolisis tidak
memerlukan oksigen dan tidak menghasilkan banyak energi. Tahap glikolisis
merupakan awal terjadinya respirasi sel. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma
dan hasil akhir glikolisis berupa senyawa asam piruvat. Glikolisis memiliki
sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun
anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada
glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke
molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma
(sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan
penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis
secara lengkap:
Molekul glukosa akan masuk ke dalam sel melalui proses difusi.
Agar dapat bereaksi, glukosa diberi energi aktivasi berupa satu ATP. Hal ini
mengakibatkan glukosa dalam keadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat
yang dibantu oleh enzim heksokinase.Glikolisis ini terjadi pada saat sel
memecah molekul glukosa yang mengandung 6 atom C (6C) menjadi 2 molekul asam
piruvat yang mengandung 3 atom C (3C) yang melalui dua rangkaian reaksi yaitu rangkaian
I (pelepasan energi) dan rangkaian II (membutuhkan oksigen) dengan uraian
sebagai berikut.
Rangkaian I
Rangkaian I Reaksi Glikolisis (pelepasan energi) berlangsung di
dalam sitoplasma (dalam kondisi anaerob) yaitu diawali dari reaksi penguraian
molekul glukosa menjadi glukosa-6-fosfat yang membutuhkan (-1) energi dari ATP
dan melepas 1 P. Jika glukosa-6-fosfat mendapat tambahan 1 P menjadi
fruktosa-6-fosfat kemudian menjadi fruktosa 1,6 fosfat yang membutuhkan (-1)
energi dari ATP yang melepas 1 P. Jadi untuk mengubah glukosa menjadi fruktosa
1,6 fosfat, energi yang dibutuhkan sebanyak (-2) ATP. Selanjutnya fruktosa 1,6
fosfat masuk ke mitokondria dan mengalami lisis (pecah) menjadi dehidroksik
aseton fosfat dan fosfogliseraldehid.
Rangkaian II
Rangkaian II Reaksi Glikolisis (membutuhkan
oksigen) berlangsung di dalam mitokondria (dalam kondisi awal), molekul
fosfogliseraldehid yang mengalami reaksi fosforilasi (penambahan gugus fosfat)
dan dalam waktu yang bersamaan, juga terjadi reaksi dehidrogenasi (pelepasan
atom H) yang ditangkap oleh akseptor hidrogen, yaitu koenzim NAD. Dengan
lepasnya 2 atom H, fosfogliseraldehid berubah menjadi 2×1,3-asam
difosfogliseral kemudian berubah menjadi 2×3-asam fosfogliseral yang
menghasilkan (+2) energi ATP. Selanjutnya 2×3-asam fosfogliseral tersebut
berubah menjadi 2xasam piruvat dengan menghasilkan (+2) energi ATP serta H2O (sebagai hasil sisa). Jadi, energi hasil akhir
bersih untuk mengubah glukosa menjadi 2 x asam piruvat, adalah:
Energi yang dibutuhkan Tahap I : (-2) ATP
Energi yang dihasilkan Tahap II : (+4) ATP
Energi hasil akhir bersih : 2 ATP
Pada perjalanan reaksi berikutnya, asam
piruvat tergantung pada ketersediaan oksigen dalam sel. Jika oksigen cukup
tersedia, asam piruvat dalam mitokondria akan mengalamidekarboksilasi
oksidatif yaitu mengalami pelepasan CO2 dan reaksi
oksidasi dengan pelepasan 2 atom H (reaksidehidrogenasi). Selama proses
tersebut berlangsung, maka asam piruvat akan bergabung dengan koenzim A (KoA–SH)
yang membentuk asetil koenzim A (asetyl KoA). Dalam suasana aerob yang
berlangsung di membran krista mitakondria terbentuk juga hasil yang lain, yaitu
NADH2 dari NAD yang menangkap lepasnya 2 atom H yang berasal dari reaksi
dehidrogenasi. Kemudian kumpulan NADH2 diikat oleh rantai respirasi di dalam
mitokondria. Setelah asam piruvat bergabung dengan koenzim dan membentuk asetil
Co-A kemudian masuk dalam tahap siklus Krebs.
Jika Anda amati lebih cermat lagi, Anda akan
mengetahui pada tahapan mana sajakah energi ( ATP) dibentuk. Nah, proses
pembentukan ATP inilah yang disebut fosforilasi. Pada tahapan
glikolisis tersebut, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul
organik dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkat
substrat. Keseluruhan reaksi glikolisis, dapat dibuat persamaaan reaksi sebagai
berikut:
Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2 Piruvat + 2H2O + 2ATP + 2NADH
+ 2H+
Selain glukosa, bahan makanan yang Anda konsumsi tidak selalu
mengandung gula sederhana seperti glukosa saja. Kadang-kadang Anda mengkonsumsi
bahan-bahan yang mengandung gula kompleks (karbohidrat kompleks) seperti
maltosa, laktosa, dan sukrosa. Kemudian, dapatkah gula-gula atau karbohidrat
yang kompleks tersebut langsung dimetabolisme oleh sel? Tentu saja tidak,
bahan-bahan yang belum sederhana tersebut harus dirombak dahulu sehingga
menjadi bahan yang dapat dimetabolisme langsung oleh sel. Bukankah Anda sudah
mengetahui macam-macam gula? Maltosa, sukrosa, dan laktosa terlebih dahulu
diubah menjadi monomer penyusunnya yaitu glukosa dan gula sederhana yang lain
yaitu fruktosa atau galaktosa. Selanjutnya, glukosa atau gula-gula sederhana
akan masuk siklus glikolisis seperti biasa. Glukosa akan diubah menjadi glukosa
6P dan seterusnya sehingga dapat dihasilkan 2 asam piruvat. Lalu, bagaimana
dengan fruktosa dan manosa? Fruktosa dan manosa dapat langsung diubah menjadi
fruktosa 6P.
E.
SIKLUS
KREBS
Setelah
glikolisis, mekanisme respirasi selular lain melibatkan proses-tahapan siklus
Krebs, yang juga disebut siklus asam sitrat atau siklus asam trikarboksilat.
Siklus Krebs, juga dikenal sebagai siklus asam sitrat, adalah langkah-langkah
penting metabolisme oksidatif yang terjadi dalam mitokondria. Siklus Krebs
menggunakan dua molekul asam piruvat yang terbentuk dalam glikolisis dan
menghasilkan molekul energi tinggi dari NADH dan flavin adenin dinukleotida
(FADH), serta beberapa ATP.
Siklus
Krebs terjadi di mitokondria sel. Yang berbentuk sosis ini memiliki organel
membran dalam dan luar dan, karenanya, sebuah kompartemen dalam dan luar.
Membran dalam dilipat terhadap dirinya sendiri berkali-kali, lipatan disebut
krista. Mereka agak mirip dengan membran tilakoid di kloroplas. Terletak di
sepanjang krista adalah enzim penting yang diperlukan untuk pompa proton dan
untuk produksi ATP.
Sebelum
memasuki siklus Krebs, molekul asam piruvat yang diubah. Setiap molekul asam
tiga karbon piruvat mengalami konversi ke zat yang disebut asetil koenzim-A,
atau asetil-CoA. Selama proses tersebut, molekul asam piruvat dipecah oleh
enzim, satu atom karbon dilepaskan dalam bentuk karbon dioksida, dan dua atom
karbon yang tersisa digabungkan dengan koenzim yang disebut koenzim A.
Kombinasi ini membentuk asetil-CoA. Dalam prosesnya, elektron dan ion hidrogen
ditransfer ke NAD untuk membentuk NADH energi tinggi.
Asetil-KoA
sekarang memasuki siklus Krebs dengan menggabungkan dengan asam empat karbon
yang disebut asam oksaloasetat. Kombinasi tersebut membentuk asam enam karbon
yang disebut asam sitrat. Asam sitrat mengalami serangkaian konversi
enzim-katalis. Konversi, yang melibatkan sampai dengan sepuluh reaksi kimia,
semuanya disebabkan oleh enzim. Pada Sebagian langkah, elektron energi tinggi
yang dirilis ke NAD. Molekul NAD juga memperoleh ion hidrogen dan menjadi NADH.
Pada salah satu langkah, FAD berfungsi sebagai akseptor elektron, dan
memperoleh dua ion hidrogen menjadi FADH2. Juga, di salah satu reaksi, energi
yang cukup dilepaskan untuk mensintesis molekul ATP. Karena untuk setiap
molekul glukosa ada dua molekul asam piruvat memasuki sistem, dua molekul ATP
terbentuk.
Juga
selama siklus Krebs, dua atom karbon dari asetil-CoA dilepaskan, dan
masing-masing membentuk sebuah molekul karbon dioksida. Jadi, untuk setiap
asetil-CoA memasuki siklus, dua molekul karbon dioksida terbentuk. Dua molekul
asetil-CoA memasuki siklus, dan masing-masing memiliki dua atom karbon, jadi
empat molekul karbon dioksida akan terbentuk. Menambahkan empat molekul dengan
dua molekul karbon dioksida yang terbentuk dalam konversi asam piruvat menjadi
asetil-CoA, dan menambahkan hingga enam molekul karbon dioksida. Keenam C02
molekul dilepaskan sebagai gas buang dalam siklus Krebs. Mereka mewakili enam
karbon glukosa yang awalnya masuk proses glikolisis.
Pada
akhir siklus Krebs, produk akhir asam oksaloasetat. Hal ini identik dengan asam
oksaloasetat yang dimulai dari siklus. Sekarang molekul siap menerima molekul
asetil-CoA lain untuk memulai giliran lain dari siklus tersebut. Semua
mengatakan, bentuk siklus Krebs (per dua molekul asam piruvat) dua molekul ATP,
sepuluh molekul NADH, FADH2 dan dua molekul. NADH dan FADH2 akan digunakan
dalam sistem transpor elektron.
F.
OKSIDASI
Oksidasi adalah interaksi antara
molekul oksigen dan semua zat yang berbeda . Oksidasi merupakan pelepasan
elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion .Kadang-kadang oksidasi bukan hal
yang buruk, seperti dalam pembentukan aluminium anodized super tahan lama. Sisi
lain, oksidasi dapat merusak, seperti karat dari sebuah mobil atau merusak buah
segar.
