LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA KLINIS FARMASI 5 A GLIKOLISIS ANAEROB KELOMPOK 3 FAUZIAH UTAMI MUCHAMMAD IRSYAD MUTIA SARI WARDANA NADYA ZAHRAYNY PUTRI ASSIFA WARDA NABIELA PRODI FARMASI FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UIN SYARIFHIDAYATULLAH JAKARTA 2011
GLIKOLISIS ANAEROB (PERAGIAN) DASAR TEORI Metabolisme merupakan proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim. Metabolisme mencakup sintesis dan penguraian makanan di dalam tubuh secara kompleks. Untuk melakukan metabolisme, pada mikroorganisme membutuhkan sumber energi berupa karbohidrat, protein, lemak, mineral dan zat-zat gizi yang terdapat dalam bahan pangan. Dalam proses fermentasi tampaknya mikroorganisme pertama kali akan menyerang karbohidrat, kemudian protein dan selanjutnya lemak. Bahkan terjadi tingkatan penyerangan terhadap karbohidrat yaitu terhadap gula, kemudian alkohol. Baru setelah itu terhadap asam. Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen (anaerob) dan yang menggunakan oksigen (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 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 ATP dihasilkan. 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. G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 1
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 O 2 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. Heksokinase 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. Didalam sel, katabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa pertama kali dilakukan oleh enzim-enzim glikolisis yang larut dalam sitoplasma. Glikolisis (gluko = glukosa: lisis = penguraian) adalah proses penguraian karbohidrat (glukosa) menjadi piruvat. Reaksi penguraian ini terjadi dalam keadaan ada atau tanpa oksigen. Bila ada oksigen, asam piruvat akan dioksidasi lebih lanjut menjadi CO 2 dan air, misalnya pada hewan, tanaman dan banyak sel mikroba yang berada pada kondisi aerob. Bila tanpa oksigen, asam piruvat akan dirubah menjadi etanol (fermentasi alcohol) pada ragi atau menjadi asam laktat pada otot manusia yang berkontraksi. Tiap proses glikolisis menggunakan enzin tertentu. Fermentasi merupakan istilah umum yang menunjukan degradasi anaerob glukosa atau nutrien organik lain menjadi berbagai produk (khas bagi organism yang berbeda) untuk tujuan memperoleh energi dalam bentuk ATP. G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 2
Dalam beberapa jasad renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO 2 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 CO 2 oleh piruvat dekarboksilase, suatu enzim yang tidak terdapat dalam hewan. Reaksi dekarboksilasi ini merupakan reaksi yang tidak reversible, membutuhkan ion Mg + 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 alkohol berupa sebuah molekul C0 2 dan sebuah molekul ethanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi) yaitu C 6 H 12 0 6 2C 2 H 5 OH + 2C0 2 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 (C 3 H 6 0 3 ), mengoksidai sebuah karbon dengan sempurna (menjadi C0 2 ) dan mereduksi lainnya (CH 3 CH 2 OH) Ragi roti. Merupakan jasad renik sejenis jamur yang berkembang biak dengan sangat cepat dan menghasilkan fermentasi yang mampu mengubah pati dan gula menjadi karbon dioksida dan alkohol. Saccharomyces cerevisiae biasa digunakan untuk ragi roti. Ada tiga jenis yang terkenal, yang segar, yang dikeringkan, dan brewer's yeast. Jenis yang segar dan yang kering sering dipakai untuk membuat roti dan kue-kue. Jenis ragi kering yang lebih praktis dan menghemat waktu adalah ragi instan, yang bisa langsung dicampur dengan bahan lain. Brewer's yeast yang agak cair dipakai oleh para pembuat bir dan minuman lain yang beragi (brewer dalam bahasa Inggris artinya pembuat bir, dan yeast istilah bahasa Inggris ragi roti). G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 3
ALAT BAHAN ALAT BAHAN - Beaker glass * Ragi roti - Batang pengaduk * NaOH encer - Pipet tetes * Larutan glukosa - Labu erlenmeyer * Larutan laktosa - Labu pasteur * Larutan sukrosa - Gelas ukur * Aquadest CARA KERJA Semua alat dan bahan disiapkan Ragi roti dilarutkan beker glass dan dilarutkan dengan larutan glukosa, sukrosa dan laktosa sampai menjadi suspensi Setelah itu dimasukkan suspensi tadi kedalam labu pasteur sampai memenuhi ujung labu, dan didiamkan 1/2 jam. Setelah 1/2 jam terlihat dari ketiga tabung gelembung udaranya Diukur gelembung udara dalam tabung, lalu ditetesi NaOH. kemudian di uji adanya CO 2 dan adanya ibu jari G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 4
HASIL PENGAMATAN HASIL PENGAMATAN PENGAMATAN TABUNG GLUKOSA LAKTOSA SUKROSA Tinggi kolom udara 6,7 cm 4,5 cm 1,5 cm Isapan ibu jari - - + bau yang timbul + + + Gambar Awal Gambar Akhir KET : - = Tidak ada G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 5
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). Pada praktikum metabolisme ini, kami melakukan pengujian untuk mengetahui reaksi oksidasi karbohidrat oleh sel ragi dalam kondisi anaerob. Peristiwa ini dikenal sebagai peristiwa glikolisis alkohol. 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 CO 2 dan H 2 O. Sedangkan dalam kondisi anaerob, karbohidrat seperti glukosa dan sukrosa akan diuraikan oleh enzim dalam ragi menjadi alkohol dan CO 2 sebagai produk akhir. Namun, jika glikolisis anaerob terjadi pada otot manusia yang sedang berkontraksi, piruvat akan berubah menjadi asam laktat, yang pada akhirnya akan menimbulkan rasa lelah Pada pengujian ini, kami akan membandingkan perbedaan hasil reaksi oksidasi yang terjadi antara monosakarida glukosa serta disakarida yakni laktosa dengan sel ragi. Ragi yang dipaki pada praktikkum ini adalah ragi roti (Saccharomyces cerevisiae). Langkah pertama yang kami lakukan setelah semua bahan disiapkan adalah membuat suspensi ragi dengan mencampurkan 1 gr ragi dengan 20 ml larutan glukosa, laktosa, dan sukrosa. Campur dengan baik dan segera masukkan campuran tersebut ke dalam tabung peragian, bolak-balik tabung sampai ujung tertutupnya dipenuhi suspensi ragi. Setelah itu diamkan selama ± 30 menit, amati tinggi kolom udara yang terjadi. Terbentuknya kolom udara tersebut diakibatkan oleh adanya gas CO 2 yang dihasilkan melalui proses glikolisis ini, semakin banyak CO 2 yang terbentuk maka semakin besar pula tekanan yang ada di dalam tabung sehingga kolom udara akan terlihat lebih tinggi. Kemudian tambahkan 1 ml larutan NaOH, dengan tujuan untuk menambah sifat kebasaan dari produk akhir yang terbentuk pada proses ini yakni etanol dan CO 2. Setelah itu amati pula apakah ada hisapan pada ibu jari yang dipakai untuk menutup ujung terbuka tabung peragian serta bau yang ditimbulkan setelah reaksi glikolisis diperkirakan selesai. Adanya hisapan pada ibu jari menandakan terbentuknya gas CO 2 yang kemudian bereaksi dengan kulit, dan bau yang diharapkan timbul adalah bau khas dari etanol. Berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh, tinggi kolom udara pada glukosa paling tinggi. Namun pada laktosa justru lebih tinggi daripada surkrosa, padahal seharusnya G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 6
pada laktosa lebih sedikit dari yang lainnya karena enzim yang bekerja pada laktosa adalah enzim laktase. Itu bisa disebabkan karena terlalu lama campuran larutan laktosa terpapar dengan oksigen saat pemindahan ke dalam tabung pasteur. Atau mungkin disebabkan ragi yang digunakan sudah mengalami kerusakan karena masalah penyimpanan sehingga enzim yang dihasilkan tidak optimal. Kemudian untuk jenis karbohidrat yang paling optimal pada proses glikolisis ini, dapat dilihat bahwa dari kedua jenis ragi, glukosa yang menghasilkan produk akhir (gas CO 2 dan etanol) paling jelas. Sesuai dengan teori, hal ini didasarkan pada bentuk karbohidrat yang akan mengalami oksidasi menjadi asam piruvat adalah glukosa. Oleh karena itu, kami menyimpulkan bahwa jenis karbohidrat yang paling optimal untuk proses glikolisis anaerob ini adalah glukosa. KESIMPULAN 1. Parameter untuk mengetahui produk yang dihasilkan pada praktikum glikolisis anaerob ini, diantaranya pengukuran ktinggian kolom udara dan ada atau tidaknya hisapan pada ibu jari dan bau etanol yang dihasilkan. 2. Karbohidrat yang paling optimal pada proses glikolisis adalah monosakarida glukosa, karena pada proses gllikolisis glukosa yang akan diubah menjadi asam piruvat dan CO2. Sedangkan karbohidrta jenis lain seperti laktosa dan sukrosa memerlukan proses yang lebih panjang dengan harus mengubah dahulu menjadi glukosa. G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 7
DAFTAR PUSTAKA Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI Press Lehninger. 1982. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : Erlangga Stryer, Lubert. 2000. Biokimia Edisi 4. Jakarta : EGC Toha, Abdul Hamid A. 2001. Biokimia: Metabolisme Biomolekul. Manokwari: Alfabeta Murray,K, Robert, Daryl,K, Granner, dkk. 2009. Biokimia Harper. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran. Kimball, John. 1983. Biologi Edisi Kelima Jilid 1 diterjemahkan oleh Hj. Siti Soetarni Tjitrosomo, Nawangsari Sugiri. Jakarta : Penerbit erlangga G l i k o l i s i s a n a e r o b ( p e r a g i a n ) Page 8