16 Soal-jawab Seputar Metabolisme.

Metabolisme merupakan salah satu bab yang dipelajari siswa SMA pada fase F (kelas XI-XII) kurikulum Nasional tahun 2024. Bahasan metabolisme mencakup konsep dasar metabolisme, enzim, katabolisme dan anabolisme.

Untuk menambah pemahaman siswa terhadap materi ini, berikut disajikan soal dan jawaban yang berkaitan dengan metabolisme.

Apabila ada kesalahan dalam soal atau jawaban atau keduanya, mohon dimaafkan dan dikoreksi dengan menuliskan komentar di kolom komentar bagian bawah postingan ini ya.

Soal  1 : Jelaskan apa perbedaan antara katabolisme dengan anabolisme

Jawaban : Katabolisme dan anabolisme adalah dua proses biokimia yang saling berlawanan tetapi saling melengkapi dalam metabolisme tubuh. Keduanya berperan penting dalam menjaga fungsi tubuh yang optimal.

Perbedaan Utama katabolisme dengan anabolisme dijelaskan dalam tabel berikut

Soal 2. Jelaskan Bagaimana Keterkaitan antara katabolisme dengan anabolisme  !

Jawaban : Katabolisme dan anabolisme saling bergantung. Energi yang dihasilkan dari katabolisme digunakan untuk menjalankan proses anabolisme. Sebaliknya, molekul-molekul yang dihasilkan dari anabolisme dapat menjadi bahan baku untuk katabolisme di kemudian hari.

Dalam kehidupan sehari-hari, pemahaman tentang katabolisme dan anabolisme dapat membantu kita dalam:

Diet dan olahraga: Menyesuaikan asupan nutrisi dan aktivitas fisik untuk mencapai tujuan tertentu, seperti penurunan berat badan atau pembentukan otot.

Memahami penyakit: Beberapa penyakit, seperti diabetes, terkait dengan gangguan metabolisme, termasuk ketidakseimbangan antara katabolisme dan anabolisme.

Soal 3. jelaskan bagaimana mekanisme kerja enzim

Jawaban : Secara sederhana, enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi suatu reaksi. Energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi kimia. Dengan adanya enzim, energi aktivasi menjadi lebih rendah, sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat.

Ada beberapa teori yang menjelaskan mekanisme kerja enzim, yaitu:

Teori Gembok dan Kunci (Lock and Key):

Enzim memiliki bentuk yang sangat spesifik (seperti gembok) yang hanya cocok dengan satu jenis substrat (seperti kunci).

Substrat akan berikatan dengan sempurna pada sisi aktif enzim (tempat terjadinya reaksi) seperti kunci yang pas dengan gembok.

Setelah reaksi selesai, produk akan terlepas dari enzim dan enzim siap digunakan kembali.

Teori Kecocokan yang Terinduksi (Induced Fit):

Sisi aktif enzim tidak sepenuhnya kaku, tetapi fleksibel.

Ketika substrat mendekati enzim, bentuk sisi aktif akan berubah sedikit untuk menyesuaikan diri dengan bentuk substrat.

Setelah substrat terikat, enzim akan mengubah bentuknya lebih lanjut untuk membentuk kompleks enzim-substrat yang stabil.

Soal 4. Jelaskan  minimal 5 Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim:

Jawaban : Lima faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah sebagai berikut :

Suhu: Setiap enzim memiliki suhu optimal. Suhu yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat menyebabkan enzim denaturasi (rusak).

pH: Setiap enzim memiliki pH optimal. Perubahan pH dapat mengubah bentuk enzim dan mengganggu aktivitasnya.

Konsentrasi enzim: Semakin tinggi konsentrasi enzim, semakin cepat reaksi berlangsung (sampai batas tertentu).

Konsentrasi substrat: Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat reaksi berlangsung hingga mencapai titik jenuh.

Inhibitor: Zat penghambat enzim dapat menghambat aktivitas enzim dengan cara bersaing dengan substrat atau mengubah bentuk enzim.

Aktivator: Zat aktivator dapat meningkatkan aktivitas enzim.

Soal 5. Apa arti Pentingnya Enzim dalam kehidupan ?

Jawaban : Enzim memiliki peran yang sangat penting dalam berbagai proses kehidupan, seperti:

Pencernaan: Membantu memecah makanan menjadi molekul yang lebih sederhana agar dapat diserap tubuh.

Respirasi: Membantu mengubah glukosa menjadi energi (ATP).

Sintesis protein: Membantu menyusun asam amino menjadi protein.

Pertumbuhan dan perkembangan: Membantu mengatur proses pertumbuhan dan perkembangan sel.

Soal 6. Jelaskan tahapan reaksi terang pada fotosintesis !

Jawaban : Reaksi terang adalah tahap awal fotosintesis yang sangat bergantung pada cahaya matahari. Proses ini terjadi di dalam kloroplas, tepatnya pada membran tilakoid. Energi cahaya matahari ditangkap oleh pigmen klorofil dan diubah menjadi energi kimia dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat) dan NADPH (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat).  

Tahapan Reaksi Terang:

Penyerapan Cahaya:

Foton (partikel cahaya) dari matahari diserap oleh pigmen klorofil yang terdapat pada fotosistem II (P680) dan fotosistem I (P700).

Energi cahaya ini mengeksitasi elektron pada klorofil, sehingga elektron tersebut terlepas dari molekul klorofil.

Transport Elektron:

Elektron yang tereksitasi dari fotosistem II akan melewati rantai transport elektron.

Selama perjalanan, energi elektron digunakan untuk memompa ion hidrogen (H+) dari stroma ke dalam lumen tilakoid, sehingga terbentuk gradien konsentrasi H+.

Elektron yang telah kehilangan energinya kemudian ditangkap oleh fotosistem I.

Fotolisis Air:

Untuk mengganti elektron yang hilang dari fotosistem II, terjadi proses fotolisis air. Molekul air (H₂O) dipecah menjadi ion hidrogen (H+), elektron, dan oksigen (O₂).

Oksigen yang dihasilkan akan dilepaskan ke atmosfer.

Pembentukan ATP:

Gradien konsentrasi H+ yang terbentuk di dalam lumen tilakoid akan mendorong ion H+ untuk mengalir kembali ke stroma melalui enzim ATP sintase.

Energi potensial dari aliran H+ ini digunakan untuk mengubah ADP (Adenosin Difosfat) dan fosfat anorganik menjadi ATP.

Pembentukan NADPH:

Elektron yang telah ditangkap oleh fotosistem I akan diteruskan ke penerima elektron akhir, yaitu NADP+.

NADP+ akan menerima elektron dan ion H+ dari stroma, sehingga terbentuk NADPH.

Produk Reaksi Terang:

ATP: Sumber energi untuk reaksi gelap.

NADPH: Pembawa elektron berenergi tinggi untuk reaksi gelap.

Oksigen (O₂): Dilepaskan ke atmosfer sebagai produk sampingan

Soal 7. Jelaskan tahapan reaksi gelap pada fotosintesis !

Jawaban : eaksi gelap merupakan tahap kedua dalam proses fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya secara langsung. Proses ini terjadi di stroma kloroplas dan menggunakan produk dari reaksi terang, yaitu ATP dan NADPH, untuk mengubah karbon dioksida (CO₂) menjadi glukosa. Reaksi gelap juga dikenal sebagai siklus Calvin-Benson.

Tahapan Reaksi Gelap:

1.Fiksasi Karbon:

Molekul CO₂ dari udara bereaksi dengan RuBP (ribulosa bifosfat), sebuah gula berkarbon 5, dengan bantuan enzim rubisco.

Hasil reaksi ini adalah dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA), sebuah senyawa berkarbon 3.

2.Reduksi:

Molekul 3-PGA diubah menjadi fosfogliseraldehid (PGAL) dengan menggunakan energi dari ATP dan elektron dari NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang.

PGAL adalah gula berkarbon 3 yang merupakan bahan baku untuk membentuk berbagai macam molekul organik, termasuk glukosa.

3.Regenerasi RuBP:

Sebagian besar molekul PGAL digunakan untuk meregenerasi RuBP, sehingga siklus dapat berulang.

Hanya sebagian kecil PGAL yang akan keluar dari siklus untuk membentuk molekul glukosa atau senyawa organik lainnya.

Soal 8. Jelaskan Faktor yang Mempengaruhi Reaksi Gelap:

Jawaban : Beberapa faktor yang memengaruhi reaksi gelap antara lain ; 1.Konsentrasi CO₂: Semakin tinggi konsentrasi CO₂, semakin cepat laju reaksi fiksasi karbon.

2.Suhu: Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menghambat aktivitas enzim rubisco.

3,Ketersediaan ATP dan NADPH: ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang sangat penting untuk berlangsungnya reaksi gelap

Soal 9. Jelaskan tahapan respirasi aerob !

Jawaban :  Respirasi aerob adalah proses pemecahan molekul organik, terutama glukosa, dengan menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Proses ini berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu:

1. Glikolisis

Lokasi: Sitoplasma

Proses: Molekul glukosa (gula 6 karbon) dipecah menjadi dua molekul piruvat (asam piruvat, gula 3 karbon).

Hasil: Dihasilkan sedikit ATP dan NADH.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Lokasi: Matriks mitokondria

Proses: Molekul piruvat yang dihasilkan dari glikolisis diubah menjadi asetil-CoA. Dalam proses ini, dilepaskan CO₂.

Hasil: Dihasilkan NADH.

3. Siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)

Lokasi: Matriks mitokondria

Proses: Asetil-CoA memasuki siklus ini dan mengalami serangkaian reaksi kimia.

Hasil: Dihasilkan ATP, NADH, FADH₂, dan CO₂.

4. Transport Elektron

Lokasi: Membran dalam mitokondria

Proses: Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH₂ dibawa melalui rantai transpor elektron. Energi yang dilepaskan digunakan untuk memompa proton (H+) dari matriks ke ruang antar membran.

Hasil: Terbentuk gradien proton.

5. Fosforilasi Oksidatif

Lokasi: Membran dalam mitokondria

Proses: Proton (H+) mengalir kembali ke matriks melalui enzim ATP sintase. Energi yang dihasilkan digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan fosfat anorganik.

Hasil: Sebagian besar ATP yang dihasilkan dalam respirasi aerob.

Soal 10. Jelaskan tahapan dalam fermentasi alkohol !

Jawaban : Fermentasi alkohol adalah proses pemecahan glukosa menjadi alkohol (etanol) dan karbon dioksida dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen). Proses ini sering dilakukan oleh mikroorganisme seperti ragi, dan dimanfaatkan dalam pembuatan minuman beralkohol, roti, dan beberapa produk lainnya.

Tahapan Fermentasi Alkohol dapat dijelaskan sebagai berikut

Tahap 1.Glikolisis:

Tahap ini sama seperti pada respirasi aerob. Glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat. Dihasilkan sedikit ATP dan NADH.

Tahap 2.Dekarboksilasi Piruvat:

Molekul piruvat yang dihasilkan dari glikolisis akan kehilangan satu atom karbon dalam bentuk karbon dioksida (CO₂), sehingga terbentuk asetaldehida.

Tahap 3. Reduksi Asetaldehida:

NADH yang dihasilkan pada glikolisis akan memberikan elektronnya kepada asetaldehida, mengubahnya menjadi etanol (alkohol). Proses ini juga meregenerasi NAD+ yang akan digunakan kembali pada tahap glikolisis.

Soal 11. Jelaskan tahapan fermentasi asam laktat

Jawaban : Fermentasi asam laktat adalah proses pemecahan glukosa menjadi energi dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen), dengan menghasilkan asam laktat sebagai produk sampingan. Proses ini sering terjadi pada sel otot saat suplai oksigen terbatas, seperti saat melakukan aktivitas fisik yang berat.

Tahapan Fermentasi Asam Laktat dapat dijelaskan sebagai berikut

Tahap Glikolisis:

Tahap ini sama seperti pada respirasi aerob dan fermentasi alkohol. Glukosa dipecah menjadi dua molekul piruvat.

Dihasilkan sedikit ATP dan NADH.

Tahap Reduksi Piruvat menjadi Asam Laktat:

Berbeda dengan fermentasi alkohol, pada fermentasi asam laktat, piruvat tidak diubah menjadi asetaldehida terlebih dahulu.

NADH yang dihasilkan pada glikolisis akan langsung memberikan elektronnya kepada piruvat, mereduksi piruvat menjadi asam laktat. Proses ini juga meregenerasi NAD+ yang akan digunakan kembali pada tahap glikolisis.

Ringkasan Reaksi:

Glukosa → 2 Piruvat → 2 Asam Laktat

Soal 12. Jelaskan apa Perbedaan Fermentasi Asam Laktat dengan Fermentasi Alkohol:

Jawaban : Perbedaan antara fermentasi asam laktat dengan fermentasi alkohol antara lain  sebagai berikut

1.dilihat dari Produk Akhir: Fermentasi asam laktat menghasilkan asam laktat, sedangkan fermentasi alkohol menghasilkan etanol dan CO₂.

2.dilihat dari Penerima Elektron: Pada fermentasi asam laktat, piruvat sendiri berperan sebagai penerima elektron, sedangkan pada fermentasi alkohol, asetaldehida berperan sebagai penerima elektron.

Soal 13. Apa aeri Penting  Fermentasi Asam Laktat dalam kehidupan ?

Jawaban : Proses fermentasi asam laktat dapat dimanfaatkan manusia dalam hal 1.Produksi Energi Cepat: Fermentasi asam laktat memungkinkan sel otot menghasilkan ATP dengan cepat, meskipun dalam kondisi kekurangan oksigen.

2.Produksi Makanan: Fermentasi asam laktat digunakan dalam pembuatan makanan seperti yoghurt, keju, sauerkraut, dan acar. Bakteri asam laktat mengubah laktosa dalam susu menjadi asam laktat, memberikan rasa asam dan tekstur khas pada produk-produk tersebut.

Soal 14. Jeaskan Respirasi Aerob mengenai definisi, lokasi, tahapan. Hasilkeuntungan dan organisme pelakunya !

Jawaban :

Definisi: Proses pemecahan glukosa menjadi energi (ATP) dengan menggunakan oksigen sebagai penerima elektron terakhir.

Lokasi: Terjadi di dalam mitokondria sel eukariotik.

Tahapan: Glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan transport elektron.

Hasil: Menghasilkan banyak ATP (sekitar 36-38 ATP per molekul glukosa), CO₂, dan H₂O.

Keuntungan: Efisien dalam menghasilkan energi.

Organisme: Umumnya dilakukan oleh organisme aerobik, seperti manusia, hewan, dan sebagian besar tumbuhan.

Soal 15. Jelaskan tentang Respirasi Anaerob mengenai definisi, lokasi, tahapan, hasil, keuntungan dan organisme pelakunya !

Jawaban :

Definisi: Proses pemecahan glukosa menjadi energi tanpa menggunakan oksigen.

Lokasi: Terjadi di sitoplasma sel.

Tahapan: Glikolisis diikuti oleh fermentasi (asam laktat atau alkohol).

Hasil: Menghasilkan sedikit ATP (2 ATP per molekul glukosa), serta produk sampingan seperti asam laktat atau etanol dan CO₂.

Keuntungan: Memungkinkan organisme hidup di lingkungan tanpa oksigen.

Organisme: Dilakukan oleh bakteri anaerob, ragi, dan sel otot saat kekurangan oksigen.

Soal 16. Jelaskan perbedaan antara respirasi aerob denganrespirasi ananrob !

Jawaban : Respirasi aerob dan respirasi anaerob dapat dijelaskan dalam bentuk tabel seperti berikut 

Demikian tadi soal-jawab seputar metabolisme. Semoga menambah wawasan dan menginspirasi.