GLIKOLISIS DALAM SEL RAGI
I.
Dasar Teori
Glikolisis merupakan
rangkaian reaksi yang mengkonversi glukosa menjadi piruvat. Pada organisme
aerob, glikolisis adalah pendahuluan daur asam sitrat dan rantai transport
electron, saat sebagian besar energi bebas glukosa dihasilkan. Sepuluh reaksi
glikolisis terjadi didalam sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi
menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi fosforilasi, isomerasi, dan
fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul glukosa pada reaksi-reaksi
ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6 difosfat dipecah oleh aldolase membentuk
dihrosiaseton fosfat dan gliserildehida 3-fosfat, yang dengan mudah mengalami
interkonvensi. Gliseraldehida 3-fosfat kemudian mengalami oksidasi dan
fofforilasi membentuk 1-3-bisfosfogliserat, suatu asetil fosfat dengan potensi
transfer fosforil yang tinggi. 3-fosfogliserat kemudian terbentuk dan
ATPdihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara kedua
dengan potensi transfer yang tinggi, dibentuk melalui pergeseran fosforil dan
dehidrasi. ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfienolpiruvat dikonnversi menjadi
piruvat. Tedapat keuntungan bersih dua molekul ATP pada pembentukan dua molekul
piruvat dari satu molekul glukosa. Akseptor elektron pada oksidasi gliseraldehida
3-fosfat adalh NAD+, yang harus dihasilkan kembali agar glikosis
dapat dihasilkan kembali agar glikolisis dapat berlangsung terus. Pada organism
aerob, NADH yang terbentuk pada glikolisis mentransfer elektronnya ke O2 melalui
rantai transport elektron, dan dengan demikian menghasilkan kembali NAD+.
Pada keadaan aerob, NAD+dihasilkan kembali melalui reduksi piruvat
menjadi laktat. Pada sejumlah mikroorganisme, NAD+ biasanya
dihasilkan kembali oleh sintesis laktat atau etanol dari piruvat. Dua proses
ini merupakan contoh fermentasi.
Jalur glikolisis
mempunyai peran ganda: degradasi glukosa untuk menghasilkan ATP, dan memberikan
unit-unit penyusun untuk sintesis komponen-komponen sel. Kecepatan konversi
glukosa piruvat diatur sesuai dengan dua keperluan utama sel ini. Pada reaksi
fisiologis, reaksi-reaksi glikolisis dengan mudah reversible kecuali
reaksi-reaksi yang dikalisis oleh heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat
kinase. Fosfofruktokinase, elemen pengontrol terpenting pada glikolisis, dihambat
oleh kadar tinggi ATP dan sitrat, dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6
bifosfat. Pada hati, bifosfat menandakan bahwa glukosa berlimpah. Karenanya,
fosfofruktokinase aktif bila diperlukan energy atau unit-unit penyusun.
Hksokinase dihambat oleh glukosa 6-fosfat, yang berakumulasi bila
fosfofruktokinase aktif. Piruvat kinase situs pengontrol lainnya, secara
alosterik dihambat oleh ATP dan alanin, dan diaktif oleh fruktosa 1,6 bifosfat.
Akibatnya, piruvat kinase aktif maksimal bila muatan energy rendah dan zat-zat
ntara glikolisis menumpuk. Piruvat kinase, seperti enzim bifungsi yang
mengontrol kadar fruktosa 2,6 bisfosfat, diatur melalui fosforilasi. Kadar
glukosa yang rendah dalam darah mendorong fosforilasi pirivat kinase hati,
sehingga aktivitasnya menurun dengan demikian menurunkan pemakaian glukosa
dalam hati
II. Tujuan
Adapun
tujuan dilakukannya percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Mempelajari/mengamati proses glikolisis di dalam sel ragi dengan mengukur
tinggi kolom CO2 yang dihasilkan.
2. Mempelajari/mengamati pengaruh inhibitor seperti fluoride dan arsenat
terhadap proses glikolisis.
II.
Alat dan Bahan
Adapun
alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
- Alat:
1. Tabung peragian 4 buah
2. Pipet tetes
3. Gelas kimia
4. Penangas listrik
5. Batang pengaduk
6. Tabung reaksi
7. Statif dan klem
8. Gelas ukur 10 mL
9. Mistar
10. Stopwatch
- Bahan:
1. Ragi
2. Larutan Ca(OH)2 1 M
3. Larutan glukosa 2%
4. Larutan fluoride
5. Larutan arsenat
6. Aquades
IV. Prosedur Kerja
Adapun prosedur kerja
yang dilakukan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Menyediakan 4 buah tabung peragian yang bersih dan kering
Menggunakan tabung 1
sebagai control positif
Menggunakan tabung 2
sebagai control negative
Menggunakan tabung 3
dan 4 untuk melihat pengaruh inhibitor
2. Memasukkan 14 mL suspensi ragi ke dalam tabung peragian 1
3. Memasukkan 14 mL suspensi ragi yang telah dididihkan ke dalam tabung reaksi
2
4. Memasukkan 13,5 mL suspensi ragi ke dalam tabung reaksi 3 kemudian
menambahkan 0,5 mL larutan fluoride
5. Memasukkan 13,5 mL suspensi ragi ke dalam tabung reaksi 4, kemudian
menambahkan 0,5 larutan arsenat
6. Memasukkan 10 mL larutan Ca(OH)2 ke dalam tabung reaksi,
kemudian meletakkannya pada ujung selang tabung peragian
7. Menambahkan 2 mL larutan glukosa 2% ke dalam masing-masing tabung peragian
secara bersamaan, kemudian mengukur tinggi kolom sebelum dihasilkannya CO2,
selanjutnya membuka kran tabung peragian
8. Membiarkan suspensi ragi tersebut selama 15 menit dalam suhu kamar
9. Setelah tepat 15 menit menutup kembali kran pada lengan tabung
peragian, kemudian melakukan pengukuran pada setiap tabung tersebut tinggi
kolom CO2 yang terbentuk pada lengan tertutup
10. Mengamati keadaan suspensi ragi dan
keadaan larutan Ca(OH)2.
V. Hasil Pengamatan
Adapun hasil pengamatan
yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai berikut:
Hasil
|
Tabung
|
|||
1
Kontrol +
|
2
Kontrol -
|
3
+ fluorida
|
4
+ arsenat
|
|
Tinggi kolom CO2 yang terbentuk
Keadaan suspensi ragi
Keadaan Ca(OH)2
|
2,4 cm
- Berwarna putih susu
- Terbentuk banyak gelembung
- Tercampur
Tidak ada endapan
|
0
- berwarna putih susu
- Tidak terbentuk gelembung
- Campuran terpisah
Tidak ada endapan
|
1,5 cm
- Berwarna putih susu
- Terbentuk sedikit gelembung
- Tercampur
Tidak ada endapan
|
1,5 cm
- Berwarna putih susu
- Terbentuk sedikit gelembung
- Tercampur
Tidak ada endapan
|
VI. Persamaan Reaksi
C6H1206 → 2C2H5OH
+ 2C02
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
VII. Pembahasan
Metabolisme merupakan
suatu proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup guna
memperoleh energi untuk kelangsungan hidupnya. Metabolisme terbagi menjadi dua
jalur yaitu anabolisme (suatu proses untuk membentuk atau mensintesa suatu
senyawa) dan katabolisme (suatu proses perombakan atau penguraian suatu senyawa
sehingga menghasilkan energi).
Glikolisis merupakan
proses penguraian atau katabolisme karbohidrat (glukosa) menjadi asam piruvat.
Glikolisis dapat berlangsung secara aerob (memerlukan oksigen) dan juga anaerob
(tanpa oksigen). Dalam kondisi aerob, piruvat yang terbentuk akan dioksidasi
menjadi CO2 dan H2O. Sedangkan dalam kondisi
anaerob, karbohidrat seperti glukosa dan sukrosa akan diuraikan oleh enzim
dalam ragi menjadi alkohol dan CO2 sebagai produk akhir
Adapun tujuan
dilakukannya percobaan ini yaitumempelajari/mengamati proses glikolisis di
dalam sel ragi dengan mengukur tinggi kolom CO2 yang
dihasilkan, serta mempelajari/mengamati pengaruh inhibitor seperti fluorida dan
arsenat terhadap proses glikolisis.
Pertama-tama prosedur
yang dilakukan yaitu membuat suspensi ragi dengan cara memasukkan ragi ke dalam
gelas kimia kemudian menambahkannya dengan aquades. Suspensi yang digunakan
dibedakan menjadi dua yaitu suspensi ragi tanpa dididihkan dan suspensi ragi
yang dididihkan. Suspensi ragi berfungsi sebagai bahan yang digunakan sebagai
sel ragi tempat berlangsungnya proses glikolisis. Jalur glikolisis ditemukan di
dalam sitosol sel. Suspensi ragi ini dibedakan menjadi dua yaitu suspense ragi
tanpa dididihkan dan suspensi ragi yang dididihkan. Suspensi ragi yang tidak
dididihkan bertindak sebagai sel ragi yang masih berfungsi baik sebagai sel
hidup dalam proses glikolisis dan dijadikan sebagai kontrol positif. Sedangkan
suspensi yang dididihkan bertindak sebagai sel ragi yang telah rusak sehingga
tidak berfungsi efektif lagi sebagai sel hidup dalam proses glikolisis dan
dijadikan sebagai kontrol negative. Kemudian memasukkan 14 mL suspensi ragi
yang tanpa di didihkan ke dalam tabung peragian 1, sedangkan untuk tabung
peragian 3 dan tabung peragian 4 masing-masing sebanyak 13,5 mL. Untuk tabung
peragian 2 dimasukkan suspensi ragi yang dididihkan sebanyak 14 mL. Kemudian
menambahkan 0,5 mL larutan fluorida kedalam tabung peragian 3 dan 0,5
mL larutan arsenat ke dalam tabung peragian 4. Teknik ini sebisa mungkin
dilakukan dengan cepat (tabung peragian tertutup), tujuannya untuk
meminimalisir kontak antara oksigen dengan campuran larutan, karena diharapkan
glikolisis alkohol ini berjalan secara anaerob (tanpa oksigen). Larutan
fluorida dan larutan arsenat berfungsi sebagai penghambat atau inhibitor kerja
enzim dalam memecah glukosa menjadi etanol dan CO2 .
Kemudian memasukkan
masing-masing 10 mL larutan Ca(OH)2kedalam 4 buah tabung reaksi yang
berbeda dan meletakkannya pada ujung selang tabung peragian. Menambahkan 2 mL
larutan glukosa 2% ke dalam masing-masing tabung peragian secara bersamaan, dan
kemudian mengukur tinggi kolom sebelum dihasilkannya CO2,
selanjutnya membuka kran tabung peragian. Larutan glukosa 2% berfungsi sebagai
bahan utama yang digunakan dalam proses glikolisis oleh sel ragi, dimana
glikolisis akan memecah glukosa menjadi etanol dan CO2. Setelah itu
mendiamkannya selama 15 menit, dan mengamati tinggi kolom udara yang
terjadi. Tujuan pendiaman selam 15 menit yaitu agar berlangsungnya proses
glikolisis dalam sel ragi. Terbentuknya kolom udara tersebut diakibatkan oleh
adanya gas CO2 yang dihasilkan melalui proses glikolisis ini,
semakin banyak CO2 yang terbentuk maka semakin besar pula
tekanan yang ada di dalam tabung sehingga kolom udara akan terlihat lebih
tinggi. Adapun tinggi kolom CO2 yang dihasilkan dari percobaan
ini yaitu untuk tabung 1 yaitu 2,4 cm suspensinya berwarna putih susu dan
bercampur, terbentuk banyak gelembung serta tidak ada endapan pada larutan
Ca(OH)2., tabung 2 tidak dihasilkan tinggi kolom CO2, suspensinya
berwarna putih susu dan terpisah/tidak bercampur, tidak terbentuk gelembung
serta tidak ada endapan pada larutan Ca(OH)2, sedangkan untuk tabung
3 dan 4 yaitu 1,5 cm, suspensinya berwarna putih susu dan bercampur, terbentuk
sedikit gelembung serta tidak ada endapan pada larutan Ca(OH)2
Dalam larutan Ca(OH)2 tidak
terbentuk endapan CaCO3 hal ini dikarenakan karenan kadar CO2 yang
terbentuk hanya sedikit.
Kadar glukosa dan
kadar etanol dari hasil glikolisis sel ragi dapat ditentukan dengan melihat
tinggi rendahnya kolom CO2 yang terbentuk pada lengan tabung.
Semakin tinggi kolom CO2 yang terbentuk, maka kadar CO2 yang
dihasilkan pada proses glikolisis semakin tinggi, yang berarti kadar glukosa
dalam sel ragi berkurang karena glukosa dihidrolisis oleh enzim glikolisis
menjadi CO2 dan etanol. Sedangkan kadar etanol juga akan
meningkat jika tinggi kolom CO2 semakin besar karena etanol dan
CO2 merupakan hasil penguraian glukosa pada proses glikolisis.
Sebaliknya jika kolom CO2 semakin rendah, maka kadar etanol
juga akan rendah dan kadar glukosa meningkat. Hal ini terjadi karena glukosa
tidak banyak terurai menjadi etanol dan CO2. Dengan demikian dapat
dikatakan proses glikolisis tidak berlangsung dengan baik. Hal ini dapat
disebabkan oleh adanya inhibitor dalam proses glikolisis yang mempengaruhi
fungsi enzim dalam memecah glukosa atau juga disebabkan oleh rusaknya sel ragi
sehingga proses glikolisis tidak terjadi.
Dalam beberapa jasad
renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO2 dalam
proses yang disebut fermentasi alkohol. Jalur metabolisme proses ini sama
dengan glikolisis sampai dengan terbentuknya piruvat. Dua tahap reaksi enzim
berikutnya adalah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehide, reaksi
reduksi asetaldehide menjadi alkohol. Dalam reaksi yang pertama piruvat
didekarboksilasi diubah menjadi asetaldehide dan CO2 oleh piruvat
dekarboksilase, suatu enzim yang tidak terdapat dalam hewan.
Reaksi dekarboksilasi
ini merupakan reaksi yang tidak reversible, membutuhkan ion Mg2+ dan
koenzim tiamin piropospat. Dalam reaksi terakhir, asetaldehide direduksi oleh
NADH dengan enzim alkohol dehidrogenase, menghasilkan etanol. Dengan
demikian etanol dan CO2 merupakan hasil akhir fermentasi alkohol, dan jumlah
energi yang dihasilkannya sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP.
Persamaan reaksi dari
hasil fermentasi alcohol berupa sebuah molekul C02 dan sebuah
molekul etanol ( sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul
glukosa yang difermentasi) yaitu
C6H1206 →
2C2H5OH + 2C02
Sebagian besar energi
yang terkandung di dalam glukosa masih terdapat dalam etanol (inilah sebabnya
mengapa etanol sering dipakai sebgai bahan bakar bensin). Ragi meracuni diri
sendiri jika konsentrasi ethanol mencapai kira-kira 13%. Fermentasi telah
membuang sebuah karbohidrat ( C3H603 ),
mengoksidai sebuah karbon dengan sempurna ( menjadi C02 ) dan
mereduksi lainnya ( CH3CH2OH ).
Kesimpulan
Adapun
kesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Tinggi kolom CO2 yang dihasilkan pada percobaan ini yaitu
untuk tabung 1 sebesar 2,4 cm, tabung 2 tidak dihasilkan tinggi kolom CO2,
sedangkan untuk tabung 3 dan 4 sebesar 1,5 cm.
2. Larutan fluorida dan
larutan arsenat berfungsi sebagai penghambat atau inhibitor kerja enzim dalam
memecah glukosa menjadi etanol dan CO2. Hal ini dapat di tunjukkan
dengan tinggi kolom CO2 yang terbentuk pada masing-masing
tabung, untuk tabung peragian yang ditambahkan larutan fluoride dan
arsenat menghasilkan tinggi kolom CO2 yang lebih rendah
dibandingkan pada control positif ini menandakan bahwa adanya penghabatan
proses glikolisis sehingga CO2 yang terbentuk lebih sedikit.