Tugas Fistan-Karbohidrat

 Disusun oleh : Akhmad Bustamil

KARBOHIDRAT

             

            Karbohidrat adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

 

            Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.

            Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).

B.     Siklus Krebs

            Siklus Krebs adalah tahapan selanjutnya dari respirasi seluler. Siklus Krebs adalah reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam sitrat. Siklus Krebs disebut juga dengan siklus asam sitrat, karena menggambarkan langkah pertama dari siklus tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A dengan asam oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat.

            Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah “mengantar” asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs.

            Dari siklus Krebs ini, dari setiap molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, dan 4 CO2. Selanjutnya, molekul NADH dan FADH2 yang terbentuk akan menjalani rangkaian terakhir respirasi aerob, yaitu rantai transpor elektron.

Berikut tahapan reaksi dalam siklus krebs :

Tahap 1

            Pertama-tama asetil ko-A bereaksi dengan oksaloasetat dan menjadi sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase, reaksi berlangsung dengan terjadinya kondensasi asetil ko-A dengan  oksaloasetat dan membentuk sitril ko-A, kemudain sitril ko-A dihidrolisis menjadi sitrat dan ko-A.

Tahap 2

            Tahap kedua, sitrat menjadi cis-sitrat dengan melibatkan enzim aconitase, yaitu dengan menghidrolisis sitrat yang merupakan isomer dari isositrat dan menghasilkan cis-asositat sebagai intermedietnya.

Tahap 3

            Tahap ketiga, cis-aconitate menjadi isositrat, dalam reaksi ini juga melibatkan enzim aconitase dengan saling menukarkan atom H dengan gugus OH dari tahap kedua di atas.

Tahap 4

            Tahap keempat, terjadinya reaksi isositrat menjadi α-ketoglutarat dengan melibatkan   enzim isositrat dehidrogenase, melalui proses dekarboksilasi oksidatif dari isositrat menjadi oksalosuksinat sebagai intermedietnya. Lalu CO2 meninggalkan oksalosuksinat yang kemudian   berubah menjadi  α-ketoglutarat. Reaksi ini menghasilkan NADH.

Tahap 5

            Tahap kelima, α-ketoglutarat menjadi suksinil ko-A dengan melibatkan enzim α-ketoglutarat dehidrogenase. Reaksi ini hampir sama dengan reaksi dekarboksilasi oksidatif dari piruvat menjadi asetil  ko-A oleh kompleks  piruvat dehidrogenase. Reaksi ini menghasilkan 1 NADH.

Tahap 6

            Tahap keenam, suksinil ko-A menjadi suksinat yang melibatkan enzim suksinil ko-A sintase, dengan reaksi fosforilasi ikatan thioester dari suksinil dan ko-A yang banyak energinya.  Langkah ini merupakan satu-satunya yang memberikan energi tinggi. GTP dihasilkan oleh beberapa reaksi thioester dan fosforilasi dari GDP.

Tahap 7

            Tahap ketujuh, suksinat menjadi fumarat dengan melibatkan enzim suksinat dehidrogenase  dengan   reaksi oksidasi  dua  atom  hidrogen  dari  suksinat  terlepas menuju penerima, FAD. Lalu reaksi ini menghasilkan fumarat dan FADH2.

Tahap 8

            Tahap kedelapan, fumarat menjadi L-malat dengan melibatkan enzim L-malase, dimana pada masuknya H2O ke dalam fumarat yang kemudian menghasilkan L-malat.

Tahap 9

            Tahap  kesembilan, L-malat menjadi oksaloasetat dimana pada reaksi ini terjadi oksidasi   malet yang dihidrogenasi menjadi bentuk oksaloasetat dengan akseptor NAD. Reaksi ini melibatkan enzim malat dehidrogenase dan menghasilkan NADH2.

Tahap 10

            Tahap terakhir, reaksi oksaloasetat dengan asetil ko-A menjadi sitrat dengan melibatkan enzim sitrat sintase melalui reaksi kondensasi oksaloasetat dengan asetil ko-A menjadi sitril ko-A. Lalu sitril ko-A dihidrolisis lagi menjadi sitrat dan ko-A. kemudian setelah siklus krebs ini sudah pada tahap terakir,  makasklus ini akan terulang kembali dan menghasilkan energi.

C.    Protein

Proses Fiksasi Nitrogen oleh Bintil Akar

Untuk memahami proses fiksasi nitrogen (N) oleh bintil akar, perlu diketahui mengenai bintil akar itu sendiri terlebih dahulu.

• Bintil Akar

Bintil akar adalah organ simbiosis yang mampu melakukan fiksasi N dari udara sehingga mampu memenuhi kebutuhan N dari hasil fiksasi tersebut. Seringkali bintil akar terdapat pada tanaman legum yang tumbuh pada tanah berpasir yang kurang subur seperti tanah jenis PMK.  Bintil akar tidak selalu tumbuh di pangkal akar, ada juga yang tumbuh di ujung-ujung akar. Bakteri yang dapat membentuk bintil akar adalah Rhizibium dan Brodyrhizobium.

v  Rhizobium                   : Lebih banyak membentuk bintil akar pada tanaman kacang-kacangan di daerah beriklim sedang.

v  Brodyrhizobium          : Membentuk bintil akar pada tanaman kacang-kacangan pada iklim tropis.

• Tahap Pembentukan Bintil Akar

Umur Bintil (Hari)	Tahap Nodulasi
0	Bakteri masuk ke daalm rambut akar/sel epidermis
1-2	Benang infeksi mencapai dasar sel epidermis dan memasuki korteks
3-4	Suatu massa kecil sel-sel terinfeksi dalam premordium bintil
5	Pembagian pesat dari sel-sel bakteri dan sel-sel inang
7-9	Bintil mulai Nampak
12-18	Pertumbuhan lanjut dari bintil menjadi jaringan bakteroid merah muda, multi terjadi fiksasi N
23	Bintil berlanjut menjadi periode aktif fiksasi N
28-37	Bintil mencapai besar maksimal dan fiksasi N berlanjut
50-60	Pelapukan  bintil

• Mekanisme Penambatan Nitrogen oleh bakteri bintil akar :

Untuk menambat nitrogen, bakteri ini menggunakan enzim nitrogenase, dimana enzim ini akan menambat gas nitrogen di udara dan merubahnya menjadi gas amoniak.  Gen yang mengatur proses penambatan ini adalah gen nif (Singkatan nitrogen – fixation).  Gen – gen nif ini berbentuk suatu rantai , tidak terpencar kedalam  sejumlah DNA yang sangat besar yang menyusun kromosom bakteri, tetapi semuanya terkelompok dalam suatu daerah.  Hal ini memudahkan untuk memotong bagian untaian DNA yang sesuai dari kromoson Rhizobium dan menyisipkanya ke dalam mikroorganisme lain (Prentis, 1984). Faktor-faktor yang mempengaruhi keberadaan bakteri bintil akar:

v  Lenoglobin

Aktifitas nitrogenase dan fikasasi N2 oleh legume berhubungan erat dengan Lenoglobin. Fungsi Lenoglobin diduga untuk mengirim O2 bagi respirasi dalma bintil dan produksi ATP.

v  Sumber makanan (BO dan perakaran)

Sumber makanan diperlukan untuk bertahan sambil menginfeksi akar

v  Mikroorganisme lain (sbg kompetitor di rizosfir)

Mikroorganisme lain,terutama yang antagonis, dapat menghalangi bakteri bintil akar untuk menginfeksi akar.

v  pH

Pertumbuhan bakteri menghendaki pH optimal sedikit dibawah netral, sedikit alkali. Namun beberapa dapat hidup dibawah pH 5. pH sangat rendah menghambat proses infeksi bakteri.

v  Suhu

Suhu optimal bagi kehidupan bakteri Rhizobium bervariasi tergantung pada spesies tanaman dan iklim. Misal pada kacang kapri, suhu optimal yang dikehendaki adalah 26 C. Pada suhu 20 C bintil akar tidak dapat tumbuh dengan baik. Namun, simbiosis masih tetap efektif pada suhu 7 C sampai 40 C. Pemanasan selama 5’ pada suhu 60 C  sampai 62 C dapat mematikan Rhizobium.

v  Kelembaban

Kelembaban yang berlebihan akan  menurunkan jumlah fiksasi N₂ menurun. Kelembaban tanah 25-75% dari kapasitas lapang optimal untuk simbiosis kedelai dan alfalfa.

v  Senyawa racun

• Atom N dalam ion NH4+ dan dan NO3- mengurangi bintil akar dan fiksasi N₂ oleh bintil akar dengan cara mengganggu pembentukan benang – benang infeksi oleh Rhizobium.
• Mn pada kadar tinggi mengganggu pertumbuhan bintil akar.

v  Ketersediaan nutrisi

• Atom P diperlukan untuk pembentukan dan aktifitas bintil yang maksimal.
• Ca dibutuhkan oleh Rhizobium untuk meginfeksi akar.
• Kekurangan S akan mengganggu  sitesis nitrogenase sehingga kekurangan S menurunkan fiksasi N_2.
• Mo adalah unsure penting bagi pertumbuhan bakteri karena Mo berperan pada nitrogenase.

Daftar pustaka

Febrizky, Winata H,dan Rahman M. 2009. Glikolisis dan siklus krebs. http://scribd.com/mobile diakses 19 April 2012

Anonim.2012. fiksasi nitrogen. file:///F:/assignments/fistan/tugas%20dari%20bu%20indira/Proses%20Fiksasi%20Nitrogen%20oleh%20Bintil%20Akar%20%C2%AB%20Jendela%20Pertanian.htm

diakses 19 April 2012