METABOLISME ATP - Universitas Sebelas Maret

TUGAS MATA KULIAH NUTRISI TANAMAN
FUNGSI PHOSPOR DALAM METABOLISME ATP
Oleh :
Dewi Ma’rufah
H0106006
Lamria Silitonga
H 0106076
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2008
Pendahuluan
Fosfor (P) termasuk unsur hara makro yang sangat penting untuk
pertumbuhan tanaman, namun kandungannya di dalam tanaman, namun
kandungannya di dalam tanaman lebih rendah dibanding nitrogen (N), kalium (K)
dan kalsium (Ca). Tanaman menyerap P dari tanah dalam bentuk ion fosfat
terutama ion H2PO4-; HPO42-. Yang terdapat dalam larutan tanah. Ion H2PO4lebih banyak dijumpai pada tanah yang lebih masam. Sedangkan pH yang lebih
tinggi (lebih besar daripada 7) bentuk HPO42- lebih dominan. Disamping ion-ion
tersebut, tanaman dapat menyerap P dalam bentuk asam nukleat, fitin dan
fosfohumat.
Fosfat yang diserap oleh tanaman tidak direduksi, melainkan berada di
dalam senyawa – senyawa organik dan anorganik dalam bentuk-bentuk yang
teroksidasi. Fosfor anorganik banyak terdapat di dalam cairan sel sebagai
komponen penyangga tanaman. Dalam bentuk organik P sebagai
Fosfolipid yang merupakan komponen penyusun dari membran
sitoplasma dan kloroplas
Fitin yang merupakan simpanana fosfat dalam biji
Gula fosfat yang merupakan senyawa antara dalam berbagai proses
metabolisme tanaman.
Nukleoprotein yang merupakan komponen utama dari DNA dan RNA
inti sel.
ATP, ADP, AMP yang merupakan senyawa berenergi tinggi untuk
metabolisme.
NAD, dan NADP merupakan koenzim penting dalam prosesreduksi dan
oksidasi.
FAD dan berbagai senyawa lain yang berfungsi sebagai pelengkap
enzim tanaman.
Mendekatnya suatu unsur hara dari larutan tanah ke permukaan akar dapat
terjadi melalui salah satu dari tiga proses yaitu : (1) intersepsoi akar (root
interception), atau dengan pertukaran kontak (contact exchange); (2) difusi ion-
ion dalam larutan tanah dan (3) gerakan ion-ion oleh gerakan massa (mass
movement) atau aliran massa (mass flow) larutan tanah.
Pergerakan ion fosfat pada umumnya disebabkan oleh proses difusi, tetapi
jika kandungan P larutan tanah cukup tinggi, maka proses aliran massa dapat
berperanan dalam transportasi tersebut. Ion yang sudah berada di permukaan akar
akan menuju rongga luar akar (outer space) melalui proses difusi sederhana,
jerapan pertukaran, dan kegiatan bahan pembawa (carrier) selanjutnya ion
memasuki rongga dalam akar (interspace) dengan melibatkan energi metabolisme.
ISI
Bila ditinjau pada tingkat sel, tubuh manusia disusun dari 100 triliun sel dan
mempunyai sifat dasar tertentu yang sama. Setiap sel digabung oleh struktur
penyokong intrasel, dan secara khusus beradaptasi untuk melakukan fungsi
tertentu. Dari total sel yang ada tersebut, 25 triliun sel merupakan sel darah merah
yang mempunyai fungsi sebagai alat transportasi bahan makanan dan oksigen di
dalam tubuh dan membawa karbon dioksida menuju paru-paru untuk dikeluarkan.
Semua sel menggunakan oksigen sebagai salah satu zat utama untuk membentuk
energi, dimana mekanisme umum perubahan zat gizi menjadi energi di semua sel
pada dasarnya sama.
Bahan makanan yang berupa karbohidrat, lemak, dan protein yang
dioksidasi akan menghasilkan energi, dimana energi tersebut digunakan untuk
membentuk sejumlah besar Adenosine TriPosphate (ATP), dan selanjutnya ATP
tersebut digunakan sebagai sumber energi bagi banyak fungsi sel. Sehingga ATP
merupakan senyawa kimia labil yang terdapat di semua sel, dan semua
mekanisme fisiologis yang memerlukan energi untuk kerjanya mendapatkan
energi langsung dari ATP.
ATP adalah suatu nukleotida yang terdiri dari basa nitrogen adenin, gula
pentosa ribosa dan tiga rantai fosfat. Dua rantai fosfat yang terakhir dihubungkan
dengan bagian sisa molekul oleh ikatan fosfat berenergi tinggi yang sangat labil
sehingga dapat dipecah seketika bila dibutuhkan energi untuk meningkatkan
reaksi sel lainnya. Enzim-enzim oksidatif yang mengkatalis perubahan Adenosine
Diphospate (ADP) menjadi ATP dengan serangkaian reaksi menyebabkan energi
yang dikeluarkan dari pengikatan hidrogen dengan oksigen digunakan untuk
mengaktifkan ATPase dan mengendalikan reaksi untuk membentuk ATP dalam
jumlah besar dari ADP. Bila ATP di urai secara kimia sehingga menjadi ADP
akan menghasilkan energi sebesar 8 kkal/mol, dan cukup untuk berlangsungnya
hampir semua langkah reaksi kimia dalam tubuh.
Beberapa reaksi kimia yang memerlukan energi ATP hanya menggunakan
beberapa ratus kalori dari 8 kkal yang tersedia, sehingga sisa energi ini hilang
dalam bentuk panas. Beberapa fungsi utama ATP sebagai sumber energi antara
lain:
1. Mensintesis komponen sel yang penting
2. Kontraksi otot
3. Transport aktif untuk melintasi membran sel :
a. Absorpsi dari traktus intestinalis (usus)
b. Absorpsi dari tubulus ginjal
c. Pembentukan sekreksi kelenjar
d. Membentuk perbedaan konsentrasi ion di dalam syaraf yang
memberikan energi untuk transmisi impuls syaraf.
ATP bukan zat yang terbanyak disimpan sebagai ikatan phospate berenergi
tinggi dalam sel, melainkan Creatine Phospate (CP) yang mengandung ikatan
phospate berenergi tinggi lebih banyak (9,5 kkal/mol pada suhu tubuh) terutama
di otot. CP dapat memindahkan energi dengan saling bertukar dengan ATP,
dimana bila ATP mulai digunakan, energi dari CP dipindahkan dengan cepat
kembali ke ATP. Dengan kandungan energi lebih tinggi antara CP terhadap ATP
menyebabkan reaksi sangat menguntungkan ATP, dimana pengunaan ATP yang
paling kecilpun dalam sel mengeluarkan energi dari CP untuk mensistesis ATP
baru. Efek ini mempertahankan konsentrasi ATP hampir pada tingkat puncak
selama CP tetap di dalam sel.
Karena
itu,
CP
merupakan
senyawa
“bufer/penyangga”
ATP.
ATP + H2O ADP + ENERGY (Output) ADP + CP + ENERGY (Input) ATP +
H2O. Dalam produksi energi, terdapat dua macam metabolisme, yaitu:
Anaerob (tanpa oksigen), hanya untuk karbohidrat, terjadi di sitosol.
Aerob (dengan oksigen), karbohidrat, lemak, dan protein, terjadi di
mitokondria.
Setiap mol glukosa dalam proses anaerob yang terjadi di sitoplasma/sitosol
menghasilkan 2 ATP, sedangkan pada proses aerob yang terjadi di mitokondria
menghasilkan 36 ATP, sehingga total produksinya sebanyak 38 ATP (304
kkal/mol). Tiap mol glukosa dapat memberikan energi sebesar 686 kkal, sehingga
energi yang tersisa menghilang dalam bentuk panas. Sedangkan untuk setiap mol
lemak menghasilkan 2340 kkal (3,5 kali dibanding glukosa) atau sebanyak 146
ATP. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H20 + ENERGY.
Mitokondria dinamakan “pusat energi” bagi sel, karena menyaring energi
dari zat gizi dan oksigen dan selanjutnya menyediakan sebagian besar energi
(95%) yang diperlukan agar sel dapat melakukan fungsinya. Jumlahnya dalam
setiap sel berbeda (dari puluhan sampai ribuan), dimana tergantung pada jumlah
energi yang diperlukan oleh setiap sel, dan mitokondria mengadakan replikasi
sendiri sampai jumlah yang dapat memenuhi kebutuhan energi sel.
Komponen utama sel memperoleh energi adalah oksigen dan satu atau lebih
bahan makanan (nutrisi). Di dalam sel, bahan makanan secara kimia bereaksi
dengan oksigen dibawah pengaruh berbagai enzim (puluhan enzim) yang
mengawasi kecepatan reaksi dan menyalurkan energi yang dikeluarkan dalam
arah yang tepat. Energi yang dihasilkan membentuk ATP. ATP kemudian
ditransfer keluar mitokondria menuju semua bagian sitoplasma dan nukleoplasma,
dimana energinya digunakan untuk memberi tenaga pada fungsi-fungsi sel. Oleh
karena itu, ATP dinamakan sebagai bentuk energi sel karena dapat disimpan dan
dibentuk kembali.
Bila dilihat secara persentase, energi yang menjadi panas sebesar 60%
selama pembentukan ATP, kemudian lebih banyak lagi energi yang
menjadi panas (15%) sewaktu dipindahkan dari ATP ke sistem
fungsional sel. Sehingga hanya 25% dari seluruh energi dari makanan
yang digunakan oleh sistem fungsional sel. Dan walaupun demikian,
sebagian besar energi ini juga menjadi panas karena:
Energi untuk sistesis protein dan unsur-unsur pertumbuhan lain. Bila
protein disintesis menyebabkan banyak
ATP digunakan untuk
membentuk ikatan peptida dan ia menyimpan energi dalam rantai ini,
terdapat pertukaran protein secara terus-menerus, sebagian didegradasi
dan sementara protein lainnya dibentuk. Energi yang disimpan dalam
ikatan peptida dikeluarkan dalam bentuk panas ke dalam tubuh.
Energi untuk aktivitas otot. Sebagian besar energi ini dengan mudah
melawan viskositas otot itu sendiri atau jaringan sekelilingnya sehingga
anggota badan dapat bergerak. Pergerakan liat ini menyebabkan gesekan
dalam jaringan akan menimbulkan panas.
Energi untuk jantung memompa darah. Darah merenggangkan sistem
arteri sehingga menyebabkan resevoar energi potensial. Pada saat darah
mengalir melalui pembuluh darah kapiler, gesekan dari lapisan darah
yang mengalir satu sama lain terhadap dinding pembuluh mengubah
energi ini menjadi panas.
Oleh karena itu, panas merupakan energi kinetik pergerakan molekulmolekul. Bila semua ADP dalam sel telah diubah menjadi ATP, seluruh proses
glikolisis dan oksidasi terhenti, dan sebaliknya bila lebih banyak ATP digunakan
untuk melakukan berbagai fungsi fisiologis dalam sel, dibentuklah ADP baru,
yang secara otomatis menggiatkan kembali proses glikolisis dan oksidasi.
Sehingga cadangan ATP secara otomatis dipertahankan setiap saat.
PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Marsidi. 2008. Metabolisme ATP. http://fusion-kandagalante.blogspot. com
Diakses tanggal 23 Oktober 2008.
Elfiati, D. 2005. Pernanan Mikroba Pelarut Fosfat Terhadap Pertumbuhan
Tanaman. Usu repository. Sumatera.