Hai manusia, apakah yang telah memperdayakan kamu (berbuat durhaka)
terhadap Tuhanmu Yang Maha Pemurah. Yang telah menciptakan kamu lalu menyempurnakan kejadianmu dan menjadikan (susunan tubuh)mu seimbang, dalam bentuk apa saja yang Dia kehendaki, Dia menyusun tubuhmu.
(QS. Al Infithaar, 82:6-8)
PENDAHULUAN
Anak-anak yang manis, bersiaplah-siaplah, kita segera akan melangkah ke dalam sebuah dunia yang luas dan penuh dengan keajaiban. Ya, dunia ini akan sangat menarik buat kalian. Meskipun kalian mungkin tidak pernah menyadarinya hingga sekarang, bertriliun-triliun pekerja dalam dunia ini telah bekerja tak kenal lelah untuk kalian. Kalian bingung, bukan? Dunia seperti apakah ini?
Dunia yang luar biasa ini adalah tubuh kita sendiri, sedangkan para pekerjanya adalah sel-sel tubuh kita. Semua titik yang terdapat dalam tubuh kita terdiri atas sel-sel. Saat ini dalam tubuh kita terdapat triliunan sel yang bekerja untuk kita. Mereka tetap bekerja, bahkan ketika kalian sedang membaca buku ini. Sebagai contoh, sel-sel mata kalian melakukan sejumlah pekerjaan tanpa henti agar kalian bisa membaca. Ketika kalian bernafas, sel-sel di dalam saluran pernafasan, kemudian yang ada di paru-paru kalian melakukan tugasnya. Sementara itu, sel-sel yang ada di perut kalian mungkin tengah mencerna makanan yang kalian makan beberapa jam sebelumnya.
Tubuh kita tersusun atas sel-sel, masing-masing menjalankan tugas yang berbeda. Gambar di atas memperlihatkan beberapa jenis sel tubuh kita. Sel-sel ini saling bekerja sama sehingga kita dapat tetap hidup.
Semua yang kita sebutkan tadi hanyalah beberapa proses saja yang terus terjadi di dalam tubuh kita. Semua ini terjadi bahkan tanpa kalian sadari. Bagaimanakah triliunan sel sekaligus bisa mengetahui apa yang akan dikerjakannya dan bekerja sama dalam pekerjaannya? Lebih hebatnya lagi tidak pernah ada masalah yang timbul selama proses tersebut. Tidak ada sel yang merebut pekerjaan sel lain, atau menolak untuk melakukan tugasnya sendiri. Di samping itu, seluruh proses ini terjadi dalam kecepatan yang luar biasa.
PENAMPAKAN SEL-SEL KITA DI BAWAH MIKROSKOP...
Sel-sel mata
sel saraf
sel darah merah
Dalam halaman-halaman berikutnya, kita akan membahas bahwa tugas-tugas harian, seperti pencernaan, pernafasan, penglihatan, dan pendengaran, memang sungguh-sungguh luar biasa. Kita akan menyaksikan bahwa sel-sel tubuh kita kadangkala berlaku seperti seorang ahli kimia yang membuat zat-zat kimiawi, kadang-kadang pula berlaku seperti seorang insinyur yang melakukan perhitungan, dan kadangkala bekerja untuk memenuhi kebutuhan sel-sel lainnya.
Menakjubkan, semua ini dilakukan oleh sel-sel yang begitu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Lagipula, sel-sel di dalam tubuh kita melakukan pekerjaan-pekerjaan yang sangat penting ini tanpa memerlukan pertolongan apa pun. Ingatlah bahwa sel-sel ini bukanlah manusia seperti kita. Mereka tidak dapat melihat maupun mendengar satu sama lain, ataupun memutuskan untuk "melakukan pekerjaan yang bijaksana". Mereka tidak punya kuping atau otak. Mereka tidak mempelajari ilmu kimia, namun, seperti yang akan kita lihat di bagian berikutnya, mereka justru mengetahui rumus-rumus kimia dan bisa membuat zat-zat menurut rumus-rumus ini. Bagaimana mereka bisa melakukan semua itu?
Kalian akan keheranan ketika membacanya, dan sadar bahwa sel-sel tidaklah melakukan seluruh tugas ini atas keinginan mereka sendiri. Kalian pastilah menyadari bahwa mereka tidak mungkin bisa mempelajari bagaimana melakukan tugas-tugas ini secara kebetulan.
Namun begitu, kita menggantungkan kehidupan kita pada perilaku sadar makhluk-makhluk mungil ini, yang kita bahkan tak mampu melihat dengan mata telanjang. Sungguh, dalam diri mereka ada kebenaran teramat penting yang perlu kita pahami. Terdapat pemilik kecerdasan mahatinggi yang menjadikan sel-sel kita melakukan semua tugas ini dan mengajari mereka apa yang mereka kerjakan. Pemilik kecerdasan tanpa batas ini adalah Allah, Yang telah menciptakan segala sesuatu, yang mencintai kita, dan mengetahui segala kelemahan dan keperluan kita.
Masing-masing dari triliunan sel dalam tubuh kita melakukan tugasnya dengan sempurna karena perencanaan yang sempurna dari Allah, sehingga kita bisa menjalani kehidupan kita tanpa kesulitan apa pun. Bangun setiap pagi untuk pergi sekolah, merasakan manisnya madu, bernafas tanpa kesulitan, berlari di pekarangan sekolah kalian dan bermain bersama teman-teman, menulis, membaca, dan banyak lagi hal lain yang kalian lakukan adalah berkat rasa kasih dan sayang Allah.
Seperti segala hal lainnya di bumi ini, Allah telah menciptakan kalian dengan sempurna dan memberikan untuk kalian segala hal yang kalian butuhkan. Yang harus kalian lakukan sebagai balasannya hanyalah bersyukur kepada Allah, Yang telah memberikan kalian segala anugerah yang jauh lebih berharga dibandingkan segala hadiah yang mungkin kalian dapatkan di dunia ini.
Di dalam setiap sel tubuh kita, yang terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan mata telanjang, berlangsung aneka proses yang jumlahnya lebih banyak daripada yang ada di dalam laboratorium di bawah ini
Oleh karena itu, kita perlu berpikir mendalam tentang apa yang telah dikaruniakan oleh Allah untuk kita. Dalam ayat-ayat Al Qur’an, Allah memberikan banyak contoh untuk direnungkan oleh manusia. Berikut ini adalah salah satunya:
Pada gambar di atas, kalian dapat melihat bagian dalam sebuah sel. Di bagian tengah sel adalah inti sel, yang dikelilingi oleh bagian-bagian lain dari sel.
Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa yang berguna bagi manusia, dan yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan di antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.
(QS Al Baqarah: 164)
Dalam buku ini kita akan merenungkan tubuh kita. Kita akan melihat betapa sempurna dan telitinya tubuh manusia telah diciptakan oleh Allah. Begitu kalian membaca buku ini, kalian akan lebih mencintai Allah dan bersyukur kepada-Nya. Kalian akan heran atas sikap acuh tak acuh orang-orang di sekitarmu, yang tidak berpikir, dan kalian akan berani untuk memberi tahu mereka tentang apa yang kalian ketahui, sehingga mereka pun tunduk kepada Allah.
Di sebelah kiri ini adalah gambar sel telur manusia. Ingin tahu bagaimana bentuk sel-sel tubuh kita lainnya yang diperbesar ribuan kali? Alat ini namanya scanning electron microscope (SEM), sejenis mikroskop elektron yang menggunakan gelombang elektron energi tinggi untuk men-scan suatu permukaan. Gelombang elektron dari SEM ini berinteraksi dengan atom-atom di dekat atau pada permukaan sampel yang akan diteliti, dan menghasilkan gambar 3-D beresolusi tinggi. Perbesarannya dari 25X hingga 250.000X. Detail dari benda berukuran 1 - 5 nm dapat dengan mudah dideteksi, termasuk bentuk dari sel telur, sel darah merah, atau embrio bayi manusia. Mau liat?
Sel-sel Darah Merah
Bentuknya seperti permen cinnamon, gambar di atas adalah jenis yang paling umum dari sel darah di tubuh manusia - sel darah merah (red blood cell-RBC). Tugasnya mengirim oksigen ke seluruh tubuh; seorang wanita mempunyai kira-kira 4 - 5 juta RBC per mikroliter (kubik milimeter) darah, sedangkan laki-laki mempunyai 5 - 6 juta RBC. Orang yang tinggal di dataran yang tinggi mempunyai lebih banyak RBC karena kadar oksigen di lingkungannya yang lebih rendah.
Helai Rambut Manusia
Perawatan rambut yang teratur dan mungkin dengan sedikit conditioner yang bagus akan mencegah rambut Anda rusak seperti ini.
Sel Otak Purkinje
Ada 100 miliar neuron (sel impuls otak) pada otak manusia, neuron Purkinje adalah yang terbanyak. Sel-sel ini adalah masternya koordinasi motorik di cerebellar cortex. Pengaruh racun seperti alkohol dan lithium, penyakit-penyakit autoimmune, mutasi genetik termasuk autisme dan penyakit-penyakit neurodegenerative dapat menyebabkan efek negatif pada sel-sel Purkinje manusia.
Sel Rambut di Telinga
Gambar ini adalah gambar sel rambut stereocilia di dalam telinga yang mendeteksi pergerakan mekanis untuk merespon vibrasi suara.
Lidah dengan Indera Perasa
Gambar di atas adalah gambar ujung indera perasa di lidah. Lidah manusia memiliki kira-kira 10.000 ujung-ujung indera perasa yang bertanggung jawab membedakan rasa asin, hambar, pahit, manis, dan asam.
Plak Gigi
Rajin-rajinlah sikat gigi, karena gambar di atas itu padalah gambar plak gigi yang kurang terawat. Hiii...
Gumpalan Darah Beku
Lihat lagi gambar sel darah merah (RBC) di atas, yang ini adalah sel-sel yang sama yang berada di suatu gumpalan darah beku. Sel-sel yang di tengah adalah sel darah putih.
Kantung Udara Paru-Paru
Ini adalah gambar permukaan bagain dalam dari paru-paru Anda. Rongga-rongga berlubang itu adalah alveoli, disinilah terjadi pertukaran udara dengan darah.
Sel Kanker Paru-Paru
Gambar ini adalah par-paru yang dirusak oleh sel-sel kanker, kontras sekali dengan gambar paru-paru yang sehat sebelumnya.
Villi (Selaput Lendir) pada Usus Kecil
Villi pada usus kecil menambah area permukaan dari usus, yang membantu dalam proses penyerapan makanan. Perhatikan sari makanan yang menempel di celah-celahnya.
Sel Telur Manusa dengan Sel-sel Korona
Gambar ini adalah gambar sel telur di atas tempat kedudukannya. Telur ini dilapisi oleh zona pellicuda, suatu glycoprotein yang melindungi telur dan juga membantu menangkap sperma. Dua sel korona terlihat menempel pada zona pellicuda.
Sperma di Permukaan Sel Telur
Gambar-gambar di atas adalah sperma-sperma yang mencoba membuahi sel telur.
Sperma dan Embrio Manusia
Kayak perang dunia, tapi gambar ini sebenarnya adalah kondisi 5 hari setelah pembuahan pada sel telur dengan sel-sel sperma tersisa yang masih ada di sekitarnya. Gambar fluoroscent ini di abadikan dengan menggunakan mikroskop confocal. Embrio dan nukleus sel sperma diberi warna ungu sementara ekor-ekor sperma yang berwarna hijau. Area yang biru adalah celah persimpangan, yang menghubungkan sel-sel tersebut.
Sel Telur yang Dibuahi
Ini adalah gambar sel telur yang dikelilingi sperma sesaat setelah terjadi pembuahan. Pronukleus laki dan permpuan dapat dilihat di tengah sebelum mereka menyatu menjadi nukleus tunggal dengan full kromosom. Segera setelahnya sel ini akan terus membelah membentuk embrio yang kompleks.
Embrio Manusia dengan 8 Sel
Embrio ini mengalami 3 siklus pembelahan sel dan masih dikelilingi oleh zona pellicuda, selapu luar yang liat.
Embrio Manusia 16 Sel
Gambar ini disebut juga morula. Embrio yang telah mengalami 4 siklus pemebelahan sel.
Embrio-embrio Manusia
Gambar ini adalah gambar kumpulan embrio-embrio, dari yang baru saja dibuahi hingga yang sudah siap ditanam di rahim.
Embrio Manusia Berumur 6 Hari
Dan akhirnya siklus kehidupan dimulai, gambar ini adalah embrio manusia yang berumur 6 hari dan mulai tertanam di dalam endometrium, di dinding rahim.
Semua gambar-gambar menakjubkan ini dan gambar-gambar lainnya Anda bisa lihat sendiri di images.wellcome.ac.uk
Luar biasa, ternyata tubuh kita ini dibentuk oleh miliaran sel-sel yang bersatu padu membentuk tubuh kita dan ajaibnya semuanya menjalankan fungsinya masing-masing dengan sempurna. Belum lagi kalo kita ngomongin soal proses pembentukan embrio manusia. Subhanallah. Maha Suci Allah, Maha Besar Allah, yang telah menciptakan semuanya ini.
Wassalam.
Artikel terkait:
Tubuh Manusia versus Galaksi
Proton, neutron dan elektron
massa relatif
muatan relatif
proton
1
+1
neutron
1
0
elektron
1/1836
-1
Nukleus
Nukleus berada di tengah atom; ia mengandung proton dan neutron. Kumpulan proton dan neutron disebut juga nukleon.
Pada hakekatnya, seluruh massa atom berpusat di nukleus, karena massa elektron sangat kecil.
Memahami jumlah proton dan neutron
Jumlah proton = NOMOR ATOM dari atom
Nomor atom sering disebut juga nomor proton.
Jumlah proton + Jumlah neutron = NOMOR MASSA dari atom
Nomor massa disebut juga nomor nukleon.
Informasi nomor atom dan nomor massa biasanya disingkat dalam bentuk :
Berapa banyaknya proton dan neutron yang dimiliki oleh atom tersebut di atas?
Nomor atom merupakan jumlah proton (9) dan nomor massa merupakan jumlah proton + neutron (19). Jika atom terdiri dari 9 proton, maka akan ada 10 neutron sehingga total keseluruhannya 19.
Nomor atom menandakan posisi dari suatu elemen pada tabel periodik dan karenanya jumlah proton memberitahukan elemen apa yang kita maksudkan. Jadi, jika atom memiliki 8 proton (nomor atom = 8), ini pasti oksigen. Jika atom memiliki 12 proton (nomor atom= 12), ini pasti magnesium.
Begitu juga, setiap atom klor (nomor atom = 17) memiiki 17 proton, dan setiap atom uranium (nomor atom = 92) memiliki 92 proton.
Isotop
Banyaknya neutron di dalam sebuah atom bisa bervariasi dalam skala kecil. Sebagai contoh, ada tiga variasi atom 12C, 13C, 14C. Mereka seluruhnya memiliki jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutronnya berbeda.
proton
neutron
nomor massa
Karbon-12
6
6
12
Karbon-13
6
7
13
Karbon-14
6
8
14
Atom-atom ini disebut isotop, yaitu atom-atom yang memiliki nomor atom yang sama tetapi nomor massa yang berbeda. Mereka memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda.
Variasi jumlah neutron tidak mengubah reaksi kimia dari karbon.
Elektron
Memahami jumlah elektron
Atom bermuatan netral. Ke-positif-an proton diseimbangkan dengan ke-negatif-an elektron. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam atom netral :
banyaknya elektron = banyaknya proton
Jadi, jika sebuah atom oksigen (nomor atom = 8) memiliki 8 proton, ia pasti memiliki 8 elektron; jika atom klor (nomor atom=17) memiliki 17 proton, ia pasti memiliki 17 elektron.
Susunan dari elektron-elektron
Elektron-elektron berada pada jarak tertentu dari nukleus di dalam suatu rangkaian level yang disebut dengan level energi. Tiap level energi hanya dapat diisi elektron dalam jumlah tertentu. Level energi pertama (terdekat dengan nukleus) terdiri dari 2 elekton, level kedua 8, dan level ketiga juga akan penuh ketika terisi 8 elektron.
Level-level ini berada dalam jarak yang cukup jauh dari nukleus. Elektron-elektron akan selalu berada pada level energi serendah mungkin selama level tersebut belum terisi penuh.
Memahami susunan dari sebuah atom
* Lihatlah nomor atom dari tabel periodik. Yakinkan Anda memilih nomor yang benar di antara dua nomor yang diterakan. Nomor atom selalu lebih kecil dari nomor massa.
* Nomor atom merupakan jumlah proton, dan karenanya nomor atom memberitahukan kita juga jumlah elektron.
* Susunlah elektron-elektron dalam level-level energi, selalu isi level terdalam sebelum mengisi level luar.
contoh. mencari susunan dari atom klor
* Tabel periodik memberikan kita nomor atom 17
* Oleh karenanya atom klor terdiri dari 17 proton dan 17 elektron
* Susunan dari elektron-elektron tersebut adalah 2,8,7 ( 2 di level pertama, 8 di level kedua, dan 7 di level ketiga )
Susunan dari 20 elemen pertama
Setelah 20 elemen pertama ini kita akan memasuki elemen transisi tabel periodik.
Dua hal penting yang perlu diperhatikan
Jika kita melihat susunan dalam tabel periodik:
* Jumlah elektron pada tingkat terluar (atau kulit terluar) sama dengan nomor golongan. (Kecuali helium yang hanya memiliki 2 elektron. Gas Mulia biasa disebut dengan golongan O bukan golongan 8). Hal ini berlaku di seluruh golongan elemen pada tabel periodik (kecuali elemen-elemen transisi).
Jadi, jika kita mengetahui bahwa barium terletak pada golongan 2, berarti ia memiliki 2 elektron pada tingkat terluar; yodium merupakan golongan 7 yang berarti ia memiliki 7 elektron pada tingkat terluar.
* Gas mulia memiliki elektron penuh pada tingkat terluar.
Struktur dan diagram elektron
Dalam kimia dasar kita akan menemukan struktur elektronik dari hidrogen dan karbon, seperti gambar di bawah ini :
Lingkaran-lingkaran tersebut menggambarkan tingkat energi – yang sama dengan peningkatan jarak dari nukleus. Kita dapat membentangkan lingkaran tersebut dan menggambar struktur elektron tersebut dalam diagram elektron yang lebih sederhana.
Organ penting ini merupakan salah satu organ vital bagi kehidupan manusia. Khususnya berfungsi pada sistem pernapasan manusia. Bertugas sebagai tempat pertukaran oksigen yang dibutuhkan manusia dan mengeluarkan karbondioksida yang merupakan hasil sisa proses pernapasan yang harus dikeluarkan dari tubuh, sehingga kebutuhan tubuh akan oksigen tetap terpenuhi. Udara sangat penting bagi manusia, tidak menhirup oksigen selama beberapa menit dapat menyebabkan kematian. Itulah peranan penting paru-paru. Organ yang terletak di bawah tulang rusuk ini memang mempunyai tugas yang berat, belum lagi semakin tercemarnya udara yang kita hirup serta berbagai bibit penyakit yang berkeliaran di udara. Ini semua dapat menimbulkan berbagai penyakit paru-paru.
Sistem saraf pusat meliputi otak (ensefalon) dan sumsum tulang belakang (Medula spinalis). Keduanya merupakan organ yang sangat lunak, dengan fungsi yang sangat penting maka perlu perlindungan. Selain tengkorak dan ruas-ruas tulang belakang, otak juga dilindungi 3 lapisan selaput meninges. Bila membran ini terkena infeksi maka akan terjadi radang yang disebut meningitis.
Ketiga lapisan membran meninges dari luar ke dalam adalah sebagai berikut.
1. Durameter; merupakan selaput yang kuat dan bersatu dengan tengkorak.
2. Araknoid; disebut demikian karena bentuknya seperti sarang labah-labah. Di dalamnya terdapat cairan serebrospinalis; semacam cairan limfa yang mengisi sela sela membran araknoid. Fungsi selaput araknoid adalah sebagai bantalan untuk melindungi otak dari bahaya kerusakan mekanik.
3. Piameter. Lapisan ini penuh dengan pembuluh darah dan sangat dekat dengan permukaan otak. Agaknya lapisan ini berfungsi untuk memberi oksigen dan nutrisi serta mengangkut bahan sisa metabolisme.
Otak dan sumsum tulang belakang mempunyai 3 materi esensial yaitu:
1. badan sel yang membentuk bagian materi kelabu (substansi grissea)
2. serabut saraf yang membentuk bagian materi putih (substansi alba)
3. sel-sel neuroglia, yaitu jaringan ikat yang terletak di antara sel-sel saraf di dalam sistem saraf pusat
Walaupun otak dan sumsum tulang belakang mempunyai materi sama tetapi susunannya berbeda. Pada otak, materi kelabu terletak di bagian luar atau kulitnya (korteks) dan bagian putih terletak di tengah. Pada sumsum tulang belakang bagian tengah berupa materi kelabu berbentuk kupu-kupu, sedangkan bagian korteks berupa materi putih.
1. Otak
Otak mempunyai lima bagian utama, yaitu: otak besar (serebrum), otak tengah (mesensefalon), otak kecil (serebelum), sumsum sambung (medulla oblongata), dan jembatan varol.
a. Otak besar (serebrum)
Otak besar mempunyai fungsi dalam pengaturan semua aktifitas mental, yaitu yang berkaitan dengan kepandaian (intelegensi), ingatan (memori), kesadaran, dan pertimbangan.
Otak besar merupakan sumber dari semua kegiatan/gerakan sadar atau sesuai dengan kehendak, walaupun ada juga beberapa gerakan refleks otak. Pada bagian korteks serebrum yang berwarna kelabu terdapat bagian penerima rangsang (area sensor) yang terletak di sebelah belakang area motor yang berfungsi mengatur gerakan sadar atau merespon rangsangan. Selain itu terdapat area asosiasi yang menghubungkan area motor dan sensorik. Area ini berperan dalam proses belajar, menyimpan ingatan, membuat kesimpulan, dan belajar berbagai bahasa. Di sekitar kedua area tersebut dalah bagian yang mengatur kegiatan psikologi yang lebih tinggi. Misalnya bagian depan merupakan pusat proses berfikir (yaitu mengingat, analisis, berbicara, kreativitas) dan emosi. Pusat penglihatan terdapat di bagian belakang.
Gbr. Otak dengan bagian-bagian penyusunnya
2. Otak tengah (mesensefalon)
Otak tengah terletak di depan otak kecil dan jembatan varol. Di depan otak tengah terdapat talamus dan kelenjar hipofisis yang mengatur kerja kelenjar-kelenjar endokrin. Bagian atas (dorsal) otak tengah merupakan lobus optikus yang mengatur refleks mata seperti penyempitan pupil mata, dan juga merupakan pusat pendengaran.
Gbr. Otak dan kegiatan-kegiatan yang dikontrolnya
3. Otak kecil (serebelum)
Serebelum mempunyai fungsi utama dalam koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar, keseimbangan, dan posisi tubuh. Bila ada rangsangan yang merugikan atau berbahaya maka gerakan sadar yang normal tidak mungkin dilaksanakan.
4. Jembatan varol (pons varoli)
Jembatan varol berisi serabut saraf yang menghubungkan otak kecil bagian kiri dan kanan, juga menghubungkan otak besar dan sumsum
tulang belakang.
5. Sumsum sambung (medulla oblongata)
Sumsum sambung berfungsi menghantar impuls yang datang dari medula spinalis menuju ke otak. Sumsum sambung juga mempengaruhi jembatan, refleks fisiologi seperti detak jantung, tekanan darah, volume dan kecepatan respirasi, gerak alat pencernaan, dan sekresi kelenjar pencernaan.
Selain itu, sumsum sambung juga mengatur gerak refleks yang lain seperti bersin, batuk, dan berkedip.
6. Sumsum tulang belakang (medulla spinalis)
Pada penampang melintang sumsum tulang belakang tampak bagian luar berwarna putih, sedangkan bagian dalam berbentuk kupu-kupu dan berwarna kelabu.
Pada penampang melintang sumsum tulang belakang ada bagian seperti sayap yang terbagi atas sayap atas disebut tanduk dorsal dan sayap bawah disebut tanduk ventral. Impuls sensori dari reseptor dihantar masuk ke sumsum tulang belakang melalui tanduk dorsal dan impuls motor keluar dari sumsum tulang belakang melalui tanduk ventral menuju efektor. Pada tanduk dorsal terdapat badan sel saraf penghubung (asosiasi konektor) yang akan menerima impuls dari sel saraf sensori dan akan menghantarkannya ke saraf motor.
Pada bagian putih terdapat serabut saraf asosiasi. Kumpulan serabut saraf membentuk saraf (urat saraf). Urat saraf yang membawa impuls ke otak merupakan saluran asenden dan yang membawa impuls yang berupa perintah dari otak merupakan saluran desenden.
Gbr. Penampang melintang sumsum tulang belakang
Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.
Contoh:
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:
C6H,206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi
(gluLosa)
Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :
1. Glikolisis.
2. Daur Krebs.
3. Transpor elektron respirasi.
1. Glikolids:
Peristiwa perubahan :
Glukosa Þ Glulosa - 6 - fosfat Þ Fruktosa 1,6 difosfat Þ
3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Þ Asam piravat.
Jadi hasil dari glikolisis :
1.1. 2 molekul asam piravat.
1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi
tinggi.
1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.
2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):
Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia
Gbr. Bagan reaksi pada siklus Krebs
3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:
Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.
Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES AKSEPTOR ATP
1. Glikolisis:
Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP
2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP
2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP
Total 38 ATP
Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.
Dalam praktikum kali ini kita akan mengetahui proses atau tahap-tahap reaksi yang terjadi glikolisis dalam sel ragi (ragi yang dipanaskan dan ragi yang tidak dipanaskan). Dan tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah dengan beberapa larutan penghambat (larutan arsenat, larutan Hg (CH3COO), dan mengetahui kadar glukosa pada ragi dan sel darah merah.
1. 2. Tujuan
Adapun tujuan percobaan glikolisis dalam sel ragi dan sel darah merah adalah :
1. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel ragi.
2. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :
1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.
2. Produksi piruvat
3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.
Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen.
Gambar 7.16. Regenerasi NAD+ oleh piruvat.
Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6–fosfat.
(Lambang P : gugus fosforil )
Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6–fosfat diubah menjadi fruktosa 6–fosfat :
Fruktosa 6–fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6–difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.
Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6–fosfat menjadi fruktosa 1, 6–difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6–fosfat menjadi 1,6–difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis.
Fruktosa 1,6–difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3–fosfat. Hanya gliseraldehid 3–fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3–fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3–fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan.
Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3–fosfat menjadi 1,3–difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3–difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis.
Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3–Fosfogliserat :
Produk reaksi ini, yaitu 2–Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat.
Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP.
Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis.
Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :
1. Terbentuk dua molekul piruvat.
2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH
3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan).
Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Konsentrasi Glukosa Darah Diatur Dalam Batas-batas yang sempit
Dalam keadaan setelah penyerapan makanan, kadar glukosa darah pada manusia dan banyak mamalia akan berkisar antara 1,5 – 5,5 mmol/L. Setelah mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, kadar tersebut dapat naik hingga 6,5 – 7,2 mmol/L. Selama puasa (nuchter), kadar glukosa akan turun di sekitar 3,3 – 3,9 mmol/L.
Fermentasi Alkohol
Glikolisis pada ragi dihasilkan 4 molekul ATP (masing-masing satu dari ke-2 DPGA dan masing-masing satu dari ke-2 PEP). Jadi, hasil bersih glikolisis adalah 2 molekul ATP dari setiap molekul glukosa. Jika dalam ATP ini tersimpan 14,6 Kkal (2 x 7,3) maka kira-kira 31 % dari energi yang tersedia (47 Kkal) tersimpan dalam bentuk ATP.
Pada ragi asam piruvat didekarboksilasi (sebuah CO2 dikeluarkan) sebelum direduksi oleh NADH. Hasilnya ialah sebuah molekul CO2 dan sebuah molekul etanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi).
C6H12O6 ? 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa Etanol
Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkadung didalam glukosa masih terdapat didalam etanol (hal inilah sebabnya mengapa etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin). Proses fermentasi alkohol sangat berbahaya. Ragi meracuni diri sendiri jika konsentrasi etanol mencapai kira-kira 19 %. (hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol minuman hasil fermentasi seperti anggur, untuk membuat minuman dengan kadar alkohol yang lebih tinggi, alkohol tersebut harus dikonsentrasikan dengan distilasi). Fermentasi alkohol telah membuang sebuah karbohidrat (CH3H6O3); mengoksidasi sebuah karbon dengan sempurna (menjadi CO2) dan mereduksi lainnya (CH3CH2OH).
BAB III
METODE KERJA
3. 1. Alat
? Tabung reaksi
? Rak tabung
? Pipet
? Gelas ukur
? Beker gelas
? Erlen meyer
? Batang pengaduk
? Hot plate
3. 2. Bahan
? Aquades
? Ragi
? Sel darah merah
? Larutan Arsenat
? Larutan glukosa
? Dapar fosfat
? Pereaksi Benedict
? Hg (CH3COO)2
3. 3. Cara Kerja
A. Glikolisis Sel Ragi
1. Disiapkan 3 erlenmeyer
2. Erlenmeyer ke 1 dan ke 3 diisi dengan ragi yang dilarutkan dengan aquades. Dan erlenmeyer ke 2 diisi dengan ragi yang dilarutkan dalam air yang telah dipanaskan
3. Erlenmeyer ke 1 ditambahkan 2 ml larutan glukosa, erlenmeyer ke 3 ditambahkan dengan 4 ml larutan Arsenat dan 2 ml larutan glukosa. Dan erlenmeyer ke 2 ditambahkan 2 ml larutan glukosa.
4. Kemudian dari ketiga erlenmeyer itu didiamkan selama 15 menit.
5. Setelah itu diambil ke dalam masing-masing tabung reaksi 20 tetes dan ditambahkan pereaksi Benedict 10 tetes, kemudian dipanaskan 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
B. Glikolisis Sel Darah Merah
1. Disiapkan 4 tabung reaksi
2. Tabung reaksi ke 1, ke 3, dan ke 4 diisi sel darah merah 0,5 ml.
3. Tabung ke 1, ke 2, ke 3 dan ke 4 masing-masing tabung diisi 7 ml dapar fosfat dan diisi dangan 1 ml larutan glukosa.
4. Kemudian tabung ke 3 ditambahkan 2 ml Hg (CH3COO)2 dan tabung ke 4 ditambahkan 0,4 ml larutan Arsenat.
5. Setelah itu diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30 menit kemudian dipanaskan selama 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4. 1. Hasil Pengamatan
A. Glikolisis Sel Ragi
Larutan Tabung
1 2 3
Suspensi ragi
Suspensi ragi yang dipanaskan
Larutan Arsenat
Larutan glukosa 14 ml
-
-
2 ml -
14 ml
-
2 ml 14 ml
-
4 ml
2 ml
Uji Kadar Glukosa pada Ragi
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
15 menit
I 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru kehijauan (endapan kuning kecoklatan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
15 menit
II 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru (endapan biru keunguan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
B. Glikolisis Sel Darah Merah
Larutan Tabung
1 2 3 4
Sel darah merah 50 %
Dapar fosfat
Larutan Arsenat
Larutan glukosa
Larutan Hg(CH3COO)2 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
- -
7 ml
-
1 ml
- 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
2 ml 0,5 ml
7 ml
0,5 ml
1 ml
-
Uji Kadar Glukosa pada Sel Darah Merah
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
30 menit
I 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Hijau (endapan kuning)
Merah (endapan merah)
Coklat (endapan coklat)
Kuning (endapan kuning)
30 menit
II 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Merah bata (endapan merah bata)
Merah (endapan merah)
Biru kehitaman (endapan coklat)
Kuning(endapan kuning)
4. 2. Pembahasan
A. Glikolisis pada Sel Ragi
Pada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa.
Reaksi Glukosa + Benedict
2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O
(endapan)
b. Glikolisis pada Sel Darah Merah
Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2).
Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2
Reaksi Peragian
Reaksi Fermentasi Asam Laktat
Prosesnya :
1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis)
2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat
Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat
8 ATP – 2 NADH2 = 8 – 2 (3 ATP) = 2 ATP
BAB V
PENUTUP
5. 1. Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa :
? Fungsi pemanasan ragi bertujuan agar sel-sel dalam ragi tersebut mati.
? Jika proses glikolisis berjalan dengan baik kadar glukosanya semakin berkurang.
? Arsen berfungsi sebagai inhibitor, yaitu sebagai penghambat, jika arsen menghambat dengan baik maka endapan berwarna merah bata.
? Glikolisis pada sel darah merah akan menghasilkan asam laktat.
? Peraksi Benedict digunakan untuk mengetahui kadar glukosa.
DAFTAR PUSTAKA
Linder, M, C. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Universitas Indonesia Press. Jakarta
Montgomery, R, dkk. 1993. Biokimia. Jilid 1. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Poedjadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Penerbit : Universitas Indonesia. Jakarta
Wilbraham, A, C, dkk. 1992. Kimia Organik dan Hayati. ITB. Bandung
Winarno, F, G. 1979. Bio Fermentasi dan Bio Sintesa Protein. Angkasa. Bandung
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.
Dalam praktikum kali ini kita akan mengetahui proses atau tahap-tahap reaksi yang terjadi glikolisis dalam sel ragi (ragi yang dipanaskan dan ragi yang tidak dipanaskan). Dan tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah dengan beberapa larutan penghambat (larutan arsenat, larutan Hg (CH3COO), dan mengetahui kadar glukosa pada ragi dan sel darah merah.
1. 2. Tujuan
Adapun tujuan percobaan glikolisis dalam sel ragi dan sel darah merah adalah :
1. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel ragi.
2. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :
1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.
2. Produksi piruvat
3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.
Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen.
Gambar 7.16. Regenerasi NAD+ oleh piruvat.
Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6–fosfat.
(Lambang P : gugus fosforil )
Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6–fosfat diubah menjadi fruktosa 6–fosfat :
Fruktosa 6–fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6–difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.
Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6–fosfat menjadi fruktosa 1, 6–difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6–fosfat menjadi 1,6–difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis.
Fruktosa 1,6–difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3–fosfat. Hanya gliseraldehid 3–fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3–fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3–fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan.
Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3–fosfat menjadi 1,3–difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3–difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis.
Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3–Fosfogliserat :
Produk reaksi ini, yaitu 2–Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat.
Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP.
Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis.
Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :
1. Terbentuk dua molekul piruvat.
2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH
3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan).
Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Konsentrasi Glukosa Darah Diatur Dalam Batas-batas yang sempit
Dalam keadaan setelah penyerapan makanan, kadar glukosa darah pada manusia dan banyak mamalia akan berkisar antara 1,5 – 5,5 mmol/L. Setelah mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, kadar tersebut dapat naik hingga 6,5 – 7,2 mmol/L. Selama puasa (nuchter), kadar glukosa akan turun di sekitar 3,3 – 3,9 mmol/L.
Fermentasi Alkohol
Glikolisis pada ragi dihasilkan 4 molekul ATP (masing-masing satu dari ke-2 DPGA dan masing-masing satu dari ke-2 PEP). Jadi, hasil bersih glikolisis adalah 2 molekul ATP dari setiap molekul glukosa. Jika dalam ATP ini tersimpan 14,6 Kkal (2 x 7,3) maka kira-kira 31 % dari energi yang tersedia (47 Kkal) tersimpan dalam bentuk ATP.
Pada ragi asam piruvat didekarboksilasi (sebuah CO2 dikeluarkan) sebelum direduksi oleh NADH. Hasilnya ialah sebuah molekul CO2 dan sebuah molekul etanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi).
C6H12O6 ? 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa Etanol
Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkadung didalam glukosa masih terdapat didalam etanol (hal inilah sebabnya mengapa etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin). Proses fermentasi alkohol sangat berbahaya. Ragi meracuni diri sendiri jika konsentrasi etanol mencapai kira-kira 19 %. (hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol minuman hasil fermentasi seperti anggur, untuk membuat minuman dengan kadar alkohol yang lebih tinggi, alkohol tersebut harus dikonsentrasikan dengan distilasi). Fermentasi alkohol telah membuang sebuah karbohidrat (CH3H6O3); mengoksidasi sebuah karbon dengan sempurna (menjadi CO2) dan mereduksi lainnya (CH3CH2OH).
BAB III
METODE KERJA
3. 1. Alat
? Tabung reaksi
? Rak tabung
? Pipet
? Gelas ukur
? Beker gelas
? Erlen meyer
? Batang pengaduk
? Hot plate
3. 2. Bahan
? Aquades
? Ragi
? Sel darah merah
? Larutan Arsenat
? Larutan glukosa
? Dapar fosfat
? Pereaksi Benedict
? Hg (CH3COO)2
3. 3. Cara Kerja
A. Glikolisis Sel Ragi
1. Disiapkan 3 erlenmeyer
2. Erlenmeyer ke 1 dan ke 3 diisi dengan ragi yang dilarutkan dengan aquades. Dan erlenmeyer ke 2 diisi dengan ragi yang dilarutkan dalam air yang telah dipanaskan
3. Erlenmeyer ke 1 ditambahkan 2 ml larutan glukosa, erlenmeyer ke 3 ditambahkan dengan 4 ml larutan Arsenat dan 2 ml larutan glukosa. Dan erlenmeyer ke 2 ditambahkan 2 ml larutan glukosa.
4. Kemudian dari ketiga erlenmeyer itu didiamkan selama 15 menit.
5. Setelah itu diambil ke dalam masing-masing tabung reaksi 20 tetes dan ditambahkan pereaksi Benedict 10 tetes, kemudian dipanaskan 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
B. Glikolisis Sel Darah Merah
1. Disiapkan 4 tabung reaksi
2. Tabung reaksi ke 1, ke 3, dan ke 4 diisi sel darah merah 0,5 ml.
3. Tabung ke 1, ke 2, ke 3 dan ke 4 masing-masing tabung diisi 7 ml dapar fosfat dan diisi dangan 1 ml larutan glukosa.
4. Kemudian tabung ke 3 ditambahkan 2 ml Hg (CH3COO)2 dan tabung ke 4 ditambahkan 0,4 ml larutan Arsenat.
5. Setelah itu diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30 menit kemudian dipanaskan selama 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4. 1. Hasil Pengamatan
A. Glikolisis Sel Ragi
Larutan Tabung
1 2 3
Suspensi ragi
Suspensi ragi yang dipanaskan
Larutan Arsenat
Larutan glukosa 14 ml
-
-
2 ml -
14 ml
-
2 ml 14 ml
-
4 ml
2 ml
Uji Kadar Glukosa pada Ragi
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
15 menit
I 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru kehijauan (endapan kuning kecoklatan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
15 menit
II 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru (endapan biru keunguan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
B. Glikolisis Sel Darah Merah
Larutan Tabung
1 2 3 4
Sel darah merah 50 %
Dapar fosfat
Larutan Arsenat
Larutan glukosa
Larutan Hg(CH3COO)2 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
- -
7 ml
-
1 ml
- 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
2 ml 0,5 ml
7 ml
0,5 ml
1 ml
-
Uji Kadar Glukosa pada Sel Darah Merah
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
30 menit
I 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Hijau (endapan kuning)
Merah (endapan merah)
Coklat (endapan coklat)
Kuning (endapan kuning)
30 menit
II 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Merah bata (endapan merah bata)
Merah (endapan merah)
Biru kehitaman (endapan coklat)
Kuning(endapan kuning)
4. 2. Pembahasan
A. Glikolisis pada Sel Ragi
Pada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa.
Reaksi Glukosa + Benedict
2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O
(endapan)
b. Glikolisis pada Sel Darah Merah
Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2).
Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2
Reaksi Peragian
Reaksi Fermentasi Asam Laktat
Prosesnya :
1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis)
2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat
Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat
8 ATP – 2 NADH2 = 8 – 2 (3 ATP) = 2 ATP
BAB V
PENUTUP
5. 1. Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa :
? Fungsi pemanasan ragi bertujuan agar sel-sel dalam ragi tersebut mati.
? Jika proses glikolisis berjalan dengan baik kadar glukosanya semakin berkurang.
? Arsen berfungsi sebagai inhibitor, yaitu sebagai penghambat, jika arsen menghambat dengan baik maka endapan berwarna merah bata.
? Glikolisis pada sel darah merah akan menghasilkan asam laktat.
? Peraksi Benedict digunakan untuk mengetahui kadar glukosa.
DAFTAR PUSTAKA
Linder, M, C. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Universitas Indonesia Press. Jakarta
Montgomery, R, dkk. 1993. Biokimia. Jilid 1. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Poedjadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Penerbit : Universitas Indonesia. Jakarta
Wilbraham, A, C, dkk. 1992. Kimia Organik dan Hayati. ITB. Bandung
Winarno, F, G. 1979. Bio Fermentasi dan Bio Sintesa Protein. Angkasa. Bandung
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.
Dalam praktikum kali ini kita akan mengetahui proses atau tahap-tahap reaksi yang terjadi glikolisis dalam sel ragi (ragi yang dipanaskan dan ragi yang tidak dipanaskan). Dan tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah dengan beberapa larutan penghambat (larutan arsenat, larutan Hg (CH3COO), dan mengetahui kadar glukosa pada ragi dan sel darah merah.
1. 2. Tujuan
Adapun tujuan percobaan glikolisis dalam sel ragi dan sel darah merah adalah :
1. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel ragi.
2. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :
1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.
2. Produksi piruvat
3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.
Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen.
Gambar 7.16. Regenerasi NAD+ oleh piruvat.
Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6–fosfat.
(Lambang P : gugus fosforil )
Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6–fosfat diubah menjadi fruktosa 6–fosfat :
Fruktosa 6–fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6–difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.
Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6–fosfat menjadi fruktosa 1, 6–difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6–fosfat menjadi 1,6–difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis.
Fruktosa 1,6–difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3–fosfat. Hanya gliseraldehid 3–fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3–fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3–fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan.
Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3–fosfat menjadi 1,3–difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3–difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis.
Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3–Fosfogliserat :
Produk reaksi ini, yaitu 2–Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat.
Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP.
Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis.
Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :
1. Terbentuk dua molekul piruvat.
2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH
3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan).
Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Konsentrasi Glukosa Darah Diatur Dalam Batas-batas yang sempit
Dalam keadaan setelah penyerapan makanan, kadar glukosa darah pada manusia dan banyak mamalia akan berkisar antara 1,5 – 5,5 mmol/L. Setelah mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, kadar tersebut dapat naik hingga 6,5 – 7,2 mmol/L. Selama puasa (nuchter), kadar glukosa akan turun di sekitar 3,3 – 3,9 mmol/L.
Fermentasi Alkohol
Glikolisis pada ragi dihasilkan 4 molekul ATP (masing-masing satu dari ke-2 DPGA dan masing-masing satu dari ke-2 PEP). Jadi, hasil bersih glikolisis adalah 2 molekul ATP dari setiap molekul glukosa. Jika dalam ATP ini tersimpan 14,6 Kkal (2 x 7,3) maka kira-kira 31 % dari energi yang tersedia (47 Kkal) tersimpan dalam bentuk ATP.
Pada ragi asam piruvat didekarboksilasi (sebuah CO2 dikeluarkan) sebelum direduksi oleh NADH. Hasilnya ialah sebuah molekul CO2 dan sebuah molekul etanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi).
C6H12O6 ? 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa Etanol
Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkadung didalam glukosa masih terdapat didalam etanol (hal inilah sebabnya mengapa etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin). Proses fermentasi alkohol sangat berbahaya. Ragi meracuni diri sendiri jika konsentrasi etanol mencapai kira-kira 19 %. (hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol minuman hasil fermentasi seperti anggur, untuk membuat minuman dengan kadar alkohol yang lebih tinggi, alkohol tersebut harus dikonsentrasikan dengan distilasi). Fermentasi alkohol telah membuang sebuah karbohidrat (CH3H6O3); mengoksidasi sebuah karbon dengan sempurna (menjadi CO2) dan mereduksi lainnya (CH3CH2OH).
BAB III
METODE KERJA
3. 1. Alat
? Tabung reaksi
? Rak tabung
? Pipet
? Gelas ukur
? Beker gelas
? Erlen meyer
? Batang pengaduk
? Hot plate
3. 2. Bahan
? Aquades
? Ragi
? Sel darah merah
? Larutan Arsenat
? Larutan glukosa
? Dapar fosfat
? Pereaksi Benedict
? Hg (CH3COO)2
3. 3. Cara Kerja
A. Glikolisis Sel Ragi
1. Disiapkan 3 erlenmeyer
2. Erlenmeyer ke 1 dan ke 3 diisi dengan ragi yang dilarutkan dengan aquades. Dan erlenmeyer ke 2 diisi dengan ragi yang dilarutkan dalam air yang telah dipanaskan
3. Erlenmeyer ke 1 ditambahkan 2 ml larutan glukosa, erlenmeyer ke 3 ditambahkan dengan 4 ml larutan Arsenat dan 2 ml larutan glukosa. Dan erlenmeyer ke 2 ditambahkan 2 ml larutan glukosa.
4. Kemudian dari ketiga erlenmeyer itu didiamkan selama 15 menit.
5. Setelah itu diambil ke dalam masing-masing tabung reaksi 20 tetes dan ditambahkan pereaksi Benedict 10 tetes, kemudian dipanaskan 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
B. Glikolisis Sel Darah Merah
1. Disiapkan 4 tabung reaksi
2. Tabung reaksi ke 1, ke 3, dan ke 4 diisi sel darah merah 0,5 ml.
3. Tabung ke 1, ke 2, ke 3 dan ke 4 masing-masing tabung diisi 7 ml dapar fosfat dan diisi dangan 1 ml larutan glukosa.
4. Kemudian tabung ke 3 ditambahkan 2 ml Hg (CH3COO)2 dan tabung ke 4 ditambahkan 0,4 ml larutan Arsenat.
5. Setelah itu diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30 menit kemudian dipanaskan selama 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4. 1. Hasil Pengamatan
A. Glikolisis Sel Ragi
Larutan Tabung
1 2 3
Suspensi ragi
Suspensi ragi yang dipanaskan
Larutan Arsenat
Larutan glukosa 14 ml
-
-
2 ml -
14 ml
-
2 ml 14 ml
-
4 ml
2 ml
Uji Kadar Glukosa pada Ragi
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
15 menit
I 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru kehijauan (endapan kuning kecoklatan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
15 menit
II 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru (endapan biru keunguan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
B. Glikolisis Sel Darah Merah
Larutan Tabung
1 2 3 4
Sel darah merah 50 %
Dapar fosfat
Larutan Arsenat
Larutan glukosa
Larutan Hg(CH3COO)2 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
- -
7 ml
-
1 ml
- 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
2 ml 0,5 ml
7 ml
0,5 ml
1 ml
-
Uji Kadar Glukosa pada Sel Darah Merah
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
30 menit
I 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Hijau (endapan kuning)
Merah (endapan merah)
Coklat (endapan coklat)
Kuning (endapan kuning)
30 menit
II 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Merah bata (endapan merah bata)
Merah (endapan merah)
Biru kehitaman (endapan coklat)
Kuning(endapan kuning)
4. 2. Pembahasan
A. Glikolisis pada Sel Ragi
Pada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa.
Reaksi Glukosa + Benedict
2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O
(endapan)
b. Glikolisis pada Sel Darah Merah
Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2).
Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2
Reaksi Peragian
Reaksi Fermentasi Asam Laktat
Prosesnya :
1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis)
2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat
Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat
8 ATP – 2 NADH2 = 8 – 2 (3 ATP) = 2 ATP
BAB V
PENUTUP
5. 1. Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa :
? Fungsi pemanasan ragi bertujuan agar sel-sel dalam ragi tersebut mati.
? Jika proses glikolisis berjalan dengan baik kadar glukosanya semakin berkurang.
? Arsen berfungsi sebagai inhibitor, yaitu sebagai penghambat, jika arsen menghambat dengan baik maka endapan berwarna merah bata.
? Glikolisis pada sel darah merah akan menghasilkan asam laktat.
? Peraksi Benedict digunakan untuk mengetahui kadar glukosa.
DAFTAR PUSTAKA
Linder, M, C. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Universitas Indonesia Press. Jakarta
Montgomery, R, dkk. 1993. Biokimia. Jilid 1. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Poedjadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Penerbit : Universitas Indonesia. Jakarta
Wilbraham, A, C, dkk. 1992. Kimia Organik dan Hayati. ITB. Bandung
Winarno, F, G. 1979. Bio Fermentasi dan Bio Sintesa Protein. Angkasa. Bandung
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.
Dalam praktikum kali ini kita akan mengetahui proses atau tahap-tahap reaksi yang terjadi glikolisis dalam sel ragi (ragi yang dipanaskan dan ragi yang tidak dipanaskan). Dan tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah dengan beberapa larutan penghambat (larutan arsenat, larutan Hg (CH3COO), dan mengetahui kadar glukosa pada ragi dan sel darah merah.
1. 2. Tujuan
Adapun tujuan percobaan glikolisis dalam sel ragi dan sel darah merah adalah :
1. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel ragi.
2. Mengetahui tahap-tahap reaksi yang terjadi pada proses glikolisis dalam sel darah merah.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Glikolisis merupakan jalur, dimana pemecahan D-glukosa yang dioksidasi menjadi piruvat yang kemudian dapat direduksi menjadi laktat. Jalur ini terkait dengan metabolisme glikogen lewat D-glukosa 6-fosfat. Glikolisis bersangkutan dengan hal-hal berikut :
1. Pembentukan ATP dalam rangkaian ini molekul glukosa dioksidasi sebagian.
2. Produksi piruvat
3. Pembentukan senyawa antara bagi proses-proses biokimiawi lain misalnya, gliserol 3-fosfat. Untuk biosintesis trigliserid dan fosfolipid, 2, 3–bisfosfogliserat dalam eritrosit, piruvat untuk biosintesis L–alanin, dan sebagainya.
Glikolisis dapat berlangsung dalam keadaan aerob, bila sediaan oksigen cukup untuk mempertahankan kadar NAD+ yang diperlukan, atau dalam keadaan anaerob (hipoksik), bila kadar NAD+ tidak dapat dipertahankan lewat sistem sitokrom mitokondrial dan bergantung pada usaha temporer perubahan piruvat menjadi laktat (gambar 7.16). Glikolisis anaerob, yang menaruh kepercayaan temporer pada piruvat merupakan usaha tubuh dalam menantikan pulihnya kecukupan oksigen. Dengan demikian glikolisis merupakan keadaan ini disebut hutang oksigen.
Pemeliharaan kadar oksigen dan karbondioksida tertentu dalam sel essensial untuk fungsi normalnya. Tetapi situasi abnormal dapat terjadi, bila tubuh menderita stres. Stres demikian mungkin berupa keperluan energi tinggi misalnya, labihan ekstrim atau hiperventilasi esenfalitis, apabila laju pengangkutan oksigen kedalam sel tidak sama kecepatannya dengan reaksi katabolik oksidatif penghasil ATP. Karena reaksi-reaksi oksidatif ini dikaitkan dengan oksigen lewat NAD+ / NADH dan sistem sitokrom, dan karena hal-hal tersebut tidak dapat berlangsung kecuali NADH + H + diubah menjadi NAD+, diperlukan langkah darurat yang melibatkan piruvat. Hal ini mengakibatkan konversi piruvat menjadi laktat. Bila kadar laktat dalam darah meningkat, pH menurun, dan timbul tanda-tanda yang diperkirakan, yakni pernafasan cepat dan kehabisan energi. Variasi kadar laktat darah yang mengikuti perubahan-perubahan dalam aktivitas jasmani. Laktat yang diproduksi dan dilepaskan kedalam darah diubah kembali menjadi piruvat dalam hati apabila diperoleh cukup oksigen.
Gambar 7.16. Regenerasi NAD+ oleh piruvat.
Enzim yang mengkatalis reaksi dalam tahapan glikolisis dijumpai dalam sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6–fosfat.
(Lambang P : gugus fosforil )
Gugus fosforil pada glukosa 6 fosfat berasal dari ATP. Nampaknya agak mengherankan karena glikolisis merupakan lintasan katabolisme, kita mengharapkan memperoleh ATP, bukan menggunakannya. Glukosa 6–fosfat diubah menjadi fruktosa 6–fosfat :
Fruktosa 6–fosfat mengalami fosfosilasi menjadi fruktosa 1, 6–difosfat dengan menggunakan satu molekul ATP lagi yang diinvestasikan.
Setelah sel telah mengintenvestasikan dua molekul ATP untuk setiap molekul glukosa yang dirombak. Perubahan fruktosa 6–fosfat menjadi fruktosa 1, 6–difosfat telah terbentuk, senyawa ini harus terus mengalami lintasan glikolisis. Jadi, kita dikatakan bahwa fosforilasi fruktosa 6–fosfat menjadi 1,6–difosfat adalah tahap wajib dari glikolisis.
Fruktosa 1,6–difosfat sekarang terpecah menjadi, memberikan sepasang senyawa berkorban 3, yaitu dihidroksiaseton fosfat dan gliserol dehida 3–fosfat. Hanya gliseraldehid 3–fosfat yang akan digunakan dalam tahap lanjutan glikolisis. Tetapi, dihidroksiaseton bukanlah limbah. Alam bersifat hemat dan sel mempunyai enzim yang mengubah dihidroksiaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3–fosfat. Karena satu molekul glukosa telah menyediakan dua molekul gliseraldehida 3–fosfat, kita harus mengingatnya untuk membuat perhitungan keseluruhan.
Enzim kemudian mengubah gliseraldehida 3–fosfat menjadi 1,3–difosfogliserat dalam reaksi oksidasi penghasil energi yang pertama dalam katabolisme glukosa. Enzim menggunakan NAD+ sebagai koenzim. NAD+ direduksi menjadi NADH dengan menerima dua elektron dan satu proton dari substrat aldehida selama reaksi berlangsung. Gugus fosfosil yang baru pada produk organik berasal dari ion. Fosfat anorganik yang ada dalam sitoplasma, sehingga tak ada ATP yang dipakai disini. Kenyataannya, 1,3–difosfogliserat sendiri adalah senyawa kaya energi, yaitu anhidrida campuran dari asam karboksilat dan asam fosfat yang dapat mengalihkan gugus fosforilnya kepada ADP. Pengalihan ini berlangsung pada tahap sesudah glikolisis.
Karena sel menginvestasikan dua molekul ATP dan sekarang mendapatkan dua, ini baru mencapai titik impas. Dari titik ini, setiap ATP yang dihasilkan merupakan keuntungan. Tahap berikutnya dalam glikoliis adalah pengalihan gugus fosforil pada 3–Fosfogliserat :
Produk reaksi ini, yaitu 2–Fosfogliserat melepaskan molekul air untuk menghasilkan fosfoenolpiruvat.
Fosfoenolpiruvat adalah molekul fosfat yang kaya energi, yang mampu memberikan gugus fosforilnya kepada ADP.
Karena perombakan satu molekul glukosa akhirnya menghasilkan dua molekul fosfoenolpiruvat, maka dua molekul ADP dapat difosforilasi menjadi ATP jika fosfoenolpiruvat dari satu molekul glukosa diubah menjadi piruvat. Kedua molekul ATP ini adalah keuntungan yang diperoleh dalam glikolisis.
Pembentukan piruvat mengakhiri proses glikolisis aerob. Berikut ini adalah pokok yang terjadi dalam oksidasi satu molekul glukosa :
1. Terbentuk dua molekul piruvat.
2. Dua molekul NAD+ telah direduksi menjadi NADH
3. Jumlah bersih sebesar dua molekul ADP telah difosforilasi menjadi ATP (empat molekul ATP yang diperoleh dikurangi dua yang dinvestasikan).
Tabel 15.1. Mengikhtisarkan reaksi glikolisis :
1. Glukosa Glukosa 6-fosfat
2. Glukosa 6–Fosfat Fruktosa 6–fosfat
3. Fruktosa 6–Fosfat Fruktosa 1,6–difosfat
4. Fruktosa 1,6–difosfat
Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehida 3-fosfat
5. Gliseraldehida 3–Fosfat 1,3–difosfogliserat
6. 1,3–difosfogliserat 3–Fosfogliserat
7. 3–Fosfogliserat 2-Fosfogliserat
8. 2–Fosfogliserat Fosfoenolpiruvat
9. Fosfoenolpiruvat piruvat
Konsentrasi Glukosa Darah Diatur Dalam Batas-batas yang sempit
Dalam keadaan setelah penyerapan makanan, kadar glukosa darah pada manusia dan banyak mamalia akan berkisar antara 1,5 – 5,5 mmol/L. Setelah mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat, kadar tersebut dapat naik hingga 6,5 – 7,2 mmol/L. Selama puasa (nuchter), kadar glukosa akan turun di sekitar 3,3 – 3,9 mmol/L.
Fermentasi Alkohol
Glikolisis pada ragi dihasilkan 4 molekul ATP (masing-masing satu dari ke-2 DPGA dan masing-masing satu dari ke-2 PEP). Jadi, hasil bersih glikolisis adalah 2 molekul ATP dari setiap molekul glukosa. Jika dalam ATP ini tersimpan 14,6 Kkal (2 x 7,3) maka kira-kira 31 % dari energi yang tersedia (47 Kkal) tersimpan dalam bentuk ATP.
Pada ragi asam piruvat didekarboksilasi (sebuah CO2 dikeluarkan) sebelum direduksi oleh NADH. Hasilnya ialah sebuah molekul CO2 dan sebuah molekul etanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi).
C6H12O6 ? 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa Etanol
Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkadung didalam glukosa masih terdapat didalam etanol (hal inilah sebabnya mengapa etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin). Proses fermentasi alkohol sangat berbahaya. Ragi meracuni diri sendiri jika konsentrasi etanol mencapai kira-kira 19 %. (hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol minuman hasil fermentasi seperti anggur, untuk membuat minuman dengan kadar alkohol yang lebih tinggi, alkohol tersebut harus dikonsentrasikan dengan distilasi). Fermentasi alkohol telah membuang sebuah karbohidrat (CH3H6O3); mengoksidasi sebuah karbon dengan sempurna (menjadi CO2) dan mereduksi lainnya (CH3CH2OH).
BAB III
METODE KERJA
3. 1. Alat
? Tabung reaksi
? Rak tabung
? Pipet
? Gelas ukur
? Beker gelas
? Erlen meyer
? Batang pengaduk
? Hot plate
3. 2. Bahan
? Aquades
? Ragi
? Sel darah merah
? Larutan Arsenat
? Larutan glukosa
? Dapar fosfat
? Pereaksi Benedict
? Hg (CH3COO)2
3. 3. Cara Kerja
A. Glikolisis Sel Ragi
1. Disiapkan 3 erlenmeyer
2. Erlenmeyer ke 1 dan ke 3 diisi dengan ragi yang dilarutkan dengan aquades. Dan erlenmeyer ke 2 diisi dengan ragi yang dilarutkan dalam air yang telah dipanaskan
3. Erlenmeyer ke 1 ditambahkan 2 ml larutan glukosa, erlenmeyer ke 3 ditambahkan dengan 4 ml larutan Arsenat dan 2 ml larutan glukosa. Dan erlenmeyer ke 2 ditambahkan 2 ml larutan glukosa.
4. Kemudian dari ketiga erlenmeyer itu didiamkan selama 15 menit.
5. Setelah itu diambil ke dalam masing-masing tabung reaksi 20 tetes dan ditambahkan pereaksi Benedict 10 tetes, kemudian dipanaskan 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
B. Glikolisis Sel Darah Merah
1. Disiapkan 4 tabung reaksi
2. Tabung reaksi ke 1, ke 3, dan ke 4 diisi sel darah merah 0,5 ml.
3. Tabung ke 1, ke 2, ke 3 dan ke 4 masing-masing tabung diisi 7 ml dapar fosfat dan diisi dangan 1 ml larutan glukosa.
4. Kemudian tabung ke 3 ditambahkan 2 ml Hg (CH3COO)2 dan tabung ke 4 ditambahkan 0,4 ml larutan Arsenat.
5. Setelah itu diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30 menit kemudian dipanaskan selama 5 menit.
6. Diamati perubahan yang terjadi.
7. Perlakuan 1 – 6 dilakukan sebanyak 2 kali.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4. 1. Hasil Pengamatan
A. Glikolisis Sel Ragi
Larutan Tabung
1 2 3
Suspensi ragi
Suspensi ragi yang dipanaskan
Larutan Arsenat
Larutan glukosa 14 ml
-
-
2 ml -
14 ml
-
2 ml 14 ml
-
4 ml
2 ml
Uji Kadar Glukosa pada Ragi
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
15 menit
I 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru kehijauan (endapan kuning kecoklatan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
15 menit
II 1
2
3 Biru
Biru
Biru Biru (endapan biru keunguan)
Hijau kekuningan (endapan kuning)
Biru (endapan putih kekuningan)
B. Glikolisis Sel Darah Merah
Larutan Tabung
1 2 3 4
Sel darah merah 50 %
Dapar fosfat
Larutan Arsenat
Larutan glukosa
Larutan Hg(CH3COO)2 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
- -
7 ml
-
1 ml
- 0,5 ml
7 ml
-
1 ml
2 ml 0,5 ml
7 ml
0,5 ml
1 ml
-
Uji Kadar Glukosa pada Sel Darah Merah
Waktu Tabung + Benedict Setelah dipanaskam
30 menit
I 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Hijau (endapan kuning)
Merah (endapan merah)
Coklat (endapan coklat)
Kuning (endapan kuning)
30 menit
II 1
2
3
4 Biru
Biru
Biru
Biru Merah bata (endapan merah bata)
Merah (endapan merah)
Biru kehitaman (endapan coklat)
Kuning(endapan kuning)
4. 2. Pembahasan
A. Glikolisis pada Sel Ragi
Pada hasil percobaan yang telah dilakukan didapat bahwa pada glikolisis sel ragi didapat pada tabung ke 1 (suspensi ragi + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis berjalan dengan baik dan semua glukosa terhidrolisis. Pada tabung ke 2 (suspensi ragi dipanaskan + larutan glukosa) ditambahkan pereaksi Benedict dan setelah dipanaskan ternyata proses glikolisis masih berjalan, seharusnya proses glikolisis tidak berjalan, hal ini disebabkan karena ragi yang dipanaskan sel ragi akan mati maka tidak terjadi glikolisis. Pada tabung ke 3 (suspensi ragi + larutan glukosa + laruitan arsenat (AS2O3 1 %) + pereaksi Benedict) setelah dipanaskan ternyata glikolisis tetap berjalan. Arsenat di sini seharusnya sebgai penghambat/inhibitor agar tidak terjadi glikolisis, ternyata arsenat di sini tidak menghambat glikolisis, glukosanya habis karena glikolisis tetap berjalan. Fungsi penambahan arsenat di sini sebagai inhibitor/penghambat proses glikolisis dan glukosa yang dihasilkan tidak habis (tidak semua glukosa terhidrolisis). Jika dilihat dari kadar glukosa, pada tabung ke 1 kadar glukosanya lebih sedikit (endapan yang terlihat sedikit) sebelum dipanaskan dan setelah dipanaskan endapan berwarna kuning kecoklatan, ini menandakan bahwa kadar glukosa berkurang, proses glikolisis tetap terjadi tetapi hanya sedikit glukosa yang terhidrolisis. Begitu juga hal ini pada tabung ke 2 endapan terlihat banyak (sebelum dipanaskan) terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, glikolisis juga tetap terjadi tetapi hanya sedikit. Pada tabung ke 3. terdapat endapan kuning setelah dipanaskan, ini menandakan bahwa kadar glukoa telah berkurang, walaupun pada tabung ke 3 ini sudah ditambahkan arsenat yang dijadikan sebagai inhibitor/penghambat, tetapi arsenat tidak menghambat glikolisis, glikolisis dapat berjalan walau hanya sedikit. Pereaksi Benedict di sini digunakan untuk indikasi banyak atau tidaknya glukosa.
Reaksi Glukosa + Benedict
2 Cu+ + 2 OH- Cu2O + H2O
(endapan)
b. Glikolisis pada Sel Darah Merah
Pada tabung ke 1 dan ke 2 digunakan sebagai kontrol positif dan negatif. Bertujuan untuk membandingkan dengan tabung ke 3 dan ke 4 digunakan untuk melihat inhibitor. Pada tabung ke 1, ke 3, dan tabung ke 4 ditambahkan satu tetes darah . Masing-masing tabung ditambah larutan buffer fosfat (7 ml). Lalu ketiga tabung tersebut dtambahkan dengan glukosa 2 % sebanyak 1 ml. Pada tabung ke 4 dan ke 3 ditambah lagi dengan larutan arsenat pada tabung ke 4 dan ditambah lagi dengan larutan Hg(CH3COO)2 pada tabung ke 3. Setelah itu keempat tabung reaksi tersebut diinkubasi pada suhu 37 oC selama 30menit, kemudian dipanaskan selama 5 menit. Pada tiap tabung terdapat endapan yang berwarna berbeda-beda. Pada tabung ke 1 dan ke 2, terdapat endapan merah bata, ini menandakan semua glukosa terglikolisis. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4, tabung ke 3 endapan berwarna coklat dan tabung ke 4 berwarna kuning, ini menandakan proses glikolisis tetap berjalan, walaupun ada ditambahkan larutan penghambat (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2).
Dari warna endapan yang ada kita dapat membandingkan pada tabung ke 1 dan ke 2 proses glikolisis berlangsung dengan baik karena kadar glukosa berkurang, glikolisis berjalan dengan baik karena tidak ada yang menghambat. Sedangkan pada tabung ke 3 dan ke 4 yang sudah diberi larutan penghambat/inhibitor (arsenat dan larutan Hg(CH3COO)2) glikolisis tetap berjalan, karena kerja penghambat di sini hanya sedikit sekali menghambatnya, terlihat dari berkurangnya sedikit glukosa dari warna endapan yang terlihat berbeda antara tabung ke 3 dan ke 4 dengan tabung ke 1 dan ke 2
Reaksi Peragian
Reaksi Fermentasi Asam Laktat
Prosesnya :
1. Glukosa Asam piruvat (proses glikolisis)
2. Dehidrogenasi Asam Piruvat akan terbentuk Asam Laktat
Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentu asam laktat
8 ATP – 2 NADH2 = 8 – 2 (3 ATP) = 2 ATP
BAB V
PENUTUP
5. 1. Kesimpulan
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa :
? Fungsi pemanasan ragi bertujuan agar sel-sel dalam ragi tersebut mati.
? Jika proses glikolisis berjalan dengan baik kadar glukosanya semakin berkurang.
? Arsen berfungsi sebagai inhibitor, yaitu sebagai penghambat, jika arsen menghambat dengan baik maka endapan berwarna merah bata.
? Glikolisis pada sel darah merah akan menghasilkan asam laktat.
? Peraksi Benedict digunakan untuk mengetahui kadar glukosa.
DAFTAR PUSTAKA
Linder, M, C. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Universitas Indonesia Press. Jakarta
Montgomery, R, dkk. 1993. Biokimia. Jilid 1. Gajah Mada University Press. Yogyakarta
Poedjadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Penerbit : Universitas Indonesia. Jakarta
Wilbraham, A, C, dkk. 1992. Kimia Organik dan Hayati. ITB. Bandung
Winarno, F, G. 1979. Bio Fermentasi dan Bio Sintesa Protein. Angkasa. Bandung
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi, yaitu glukosa yang mempunyai 6 atom C manjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang mempunyai 3 atom C. Reaksi ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma). Reaksi glikolisis mempunyai sembilan tahapan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tertentu, tetapi disini tidak akan dibahas enzim-enzim yang berperan dalam proses glikolisis ini. Dari sembilan tahapan reaksi tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua fase, yaitu fase investasi energi, yaitu dari tahap 1 sampai tahap 4, dan fase pembelanjaan energi, yaitu dari tahap 5 sampai tahap 9.
Bagan Glikolisis, klik disini untuk bagan yang lebih besarPertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu molekul ATP, yang kemudian berubah menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat). Tahapan-tahapan reaksi diatas itulah yang disebut dengan fase investasi energi.
Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-difosfogliserat. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat. (lihat bagan)
Setiap pemecahan 1 molekul glukosa pada reaksi glikolisis akan menghasilkan produk kotor berupa 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH, 4 molekul ATP, dan 2 molekul air. Akan tetapi, pada awal reaksi ini telah digunakan 2 molekul ATP, sehingga hasil bersih reaksi ini adalah 2 molekul asam piruvat (C3H4O3), 2 molekul NADH, 2 molekul ATP, dan 2 molekul air. Perlu dicatat, pencantuman air sebagai hasil glikolisis bersifat opsional, karena ada sumber lain yang tidak mencantumkan air sebagai hasil glikolisis.
Dekarboksilasi Oksidatif [kembali ke atas]
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.
Dekarboksilasi oksidatif adalah reaksi yang mengubah asam piruvat yang beratom 3 C menjadi senyawa baru yang beratom C dua buah, yaitu asetil koenzim-A (asetil ko-A). Reaksi dekarboksilasi oksidatif ini (disingkat DO) sering juga disebut sebagai tahap persiapan untuk masuk ke siklus Krebs. Reaksi DO ini mengambil tempat di intermembran mitokondria.
Bagan Dekarboksilasi Oksidatif, klik disini untuk bagan yang lebih besarPertama-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. (lihat bagan)
Selama reaksi transisi ini, satu molekul glukosa yang telah menjadi 2 molekul asam piruvat lewat reaksi glikolisis menghasilkan 2 molekul NADH.
