RPP KURIKULUM 2013 (EVOLUSI)

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(RPP)

RPP INI DISUSUN UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH STRATEGI PEMBELAJARAN

DISUSUN OLEH :

NUR INDAH EKA

1201145068

DOSEN PEMBIMBING

RIZKIA SUCIATI, M.Pd

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA

2014

RENCANA PELAKSAAN PEMBELAJARAN (RPP)

Satuan Pendidikan                  : Madrasah Aliyan Negeri 2 Jakarta

Mata Pelajaran                        : BIOLOGI

Kelas/Semester                        : XII IPA/2 (Dua)

Materi Pokok                          : EVOLUSI

Alokasi Waktu                        : 2 x 45 menit

I.          Kompetensi Inti

KI 1 :  Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI 2 :  Mengembangkan perilaku (jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli, santun, ramah lingkungan, gotong royong, kerjasama, cinta damai, responsif dan pro-aktif) dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan bangsa dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam oergaulan dunia.

KI 3 :  Memahami dan menerapkan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan,  kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI 4 :  Mengolah,  menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak  terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

    II.            Kompetensi Dasar

2.9  Menganalisis tentang teori evolusi dan seleksi alam dengan pandangan baru mengenai pembentukan spesies baru di bumi berdasarkan studi literature.

 III.            Indikator:

-          Menjelaskan pengertian evolusi (asal-usul kehidupan).

-          Menjelaskan teori evolusi menurut para ahli.

-          Mengetahui faktor-faktor pendukung evolusi.

-          Menjelaskan mekanisme evolusi menurut para ahli.

 IV.            Tujuan Pembelajaran

Siswa kelas XI mampu untuk:

1.      Memahami dan menjelaskan pengertian evolusi (asal-usul kehidupan).

2.      Menjelaskan teori evolusi menurut pendapat ahli.

3.      Mengetahui faktor pendukung terjadinya evolusi.

4.      Menjelaskan mekanisme evolusi menurut para ahli.

    V.            Materi Ajar

1.   Materi Fakta

·         Berbagai gambar, foto dan video tentang Teori Evolusi.

 

2.   Materi Konsep

1.    PENGERTIAN EVOLUSI

Evolusi secara sederhana didefinisikan sebagai perubahan pada sifat-sifat atau frekuensi gen suatu populasi organisme dari satu generasi ke generasi selanjutnya. Walaupun demikian, definisi "evolusi" juga sering kali ditambahkan dengan klaim-klaim berikut ini:

1.    Perbedaan pada komposisi sifat-sifat antara populasi-polulasi yang terisolasi selama beberapa generasi dapat mengakibatkan munculnya spesies baru.

2.    Semua organisme yang hidup sekarang merupakan keturunan dari nenek moyang yang sama.

Menurut Douglas Futuyma, 'evolusi biologis dapatlah merupakan proses yang kecil maupun substansial; ia melibatkan segala sesuatu dari perubahan yang kecil pada proporsi alel yang berbeda dalam suatu populasi sampai dengan perubahan terus menerus yang berujung pada organisme proto seperti siput, lebah, jerapah, dan dandelion.

2.    PENGERTIAN TEORI EVOLUSI MENURUT PARA AHLI

1. Carolus Linnaeus (1707 1778), membuat sebuah ketentuan cara mencari keteraturan posisi antarmakhluk hidup dengan mencari persamaan sifat, dan mengelompokkan yang mirip ke dalam satu kelompok. Pengelompokan dilakukan secara berjenjang (diistilahkan dengan takson), mulai dari jenjang yang paling rendah (takson spesies) sampai jenjang yang paling tinggi (takson kingdom). Jenjang ditentukan dari pengelompokan dengan kemiripan sifat-sifat khusus, menempati takson terendah, sampai pada jenjang untuk pengelompokan makhluk hidup dengan kategori sifat-sifat umum pada takson yang paling tinggi. Linnaeus juga membuat suatu cara penamaan jenis makhluk hidup dengan sistem Binomial nomenklatur. Dengan sumbangan ilmunya ini Linnaeus disebut sebagai pendiri Taksonomi, suatu ilmu yang membahas tentang penamaan dan pengelompokan makhluk hidup yang sangat beraneka ragam.

2. Georges Cuvier (1769 1832), seorang ahli anatomi, tetapi sangat perhatian terhadap paleontologi (ilmu mengenai fosil). Cuvier mendukung teori Katastropi (catastrophism) yang menyatakan bahwa makhluk hidup setiap strata tidak ada hubungan kekerabatan karena setiap strata terbentuk akibat terjadinya bencana alam, seperti gempa, banjir, atau kemarau yang panjang. Jika strata lenyap oleh bencana, muncul strata baru lengkap dengan makhluk hidup baru, yang berpindah dari daerah lain. Dari temuan fosil di lembah Paris, Cuvier menyimpulkan bahwa batuan yang membentuk bumi ini tersusun berupa lapisan-lapisan (strata). Setiap strata dihuni oleh berbagai makhluk hidup yang unik, berbeda strukturnya dengan makhluk penghuni strata lainnya. Cuvier yakin bahwa makhluk modern di lapisan bumi paling atas sangat berbeda dengan makhluk di strata tua di lapisan bawah.

3. James Hutton (1726 1797), mengemukakan teori gradualisme, yang menyebutkan bahwa bentuk bumi dan lapisan-lapisannya merupakan hasil perubahan yang berlangsung secara bertahap, terus-menerus, dan lambat (dalam waktu lama).

4. Charles Lyell (1797 1875), mengemukakan teori Uniformitarianisme (keseragaman). Menurut Lyell, proses perubahan lapisan batuan dan bentuk permukaan bumi dari zaman ke zaman selalu sama atau tidak berubah. Charles Darwin, terinspirasi oleh teori Hutton dan Lyell dengan membuat sebuah pemikiran bahwa perubahan bumi secara lambat menunjukkan bumi sudah tua. Kemudian proses yang lambat, tetapi terus-menerus dalam waktu lama pasti menghasilkan perubahan yang cukup besar.

5. Jean Baptiste Lamarck (1744 1829), melihat adanya kecenderungan makhluk sederhana berubah menjadi makhluk yang lebih kompleks dengan prinsip adanya proses perubahan menuju kesempurnaan. Perubahan menjadi sempurna ini menurut Lamarck karena harus beradaptasi pada lingkungannya. Proses adaptasi ini dijelaskan Lamarck melalui dua hal. Pertama, adanya proses use (menggunakan) dan disuse (tidak menggunakan) dari bagian-bagian tubuh organisme, bergantung pada kebutuhannya. Contoh yang diberikan oleh Lamarck, yaitu otot bisep (otot lengan atas) yang digunakan terus-menerus, dan otot leher jerapah yang digunakan untuk menggapai dedaunan pada pohon-pohon tinggi seperti pada Gambar berikut.

Menurut Lamarck, organ tubuh yang digunakan secara luas untuk menghadapi lingkungan akan berkembang lebih besar, sedangkan bagian tubuh yang kurang digunakan akan mengalami penyusutan. Kedua, Lamarck berkeyakinan adanya pewarisan sifat-sifat yang diperoleh. Keadaan otot bisep yang semakin besar akibat penggunaan terus-menerus akan diwariskan kepada keturunannya. Dengan kata lain, keturunan akan lahir dengan sifat otot bisep besar dengan sendirinya.

Demikian pula, leher panjang jerapah akan terwaris dengan sendirinya kepada keturunannya. Padahal perubahan organ tubuh tersebut hasil modifikasi, dan tidak ada bukti bahwa sifat-sifat yang diperoleh dapat diwariskan. Suatu kehormatan bagi Lamarck, adanya pengakuan bahwa memang adaptasi terhadap lingkungan merupakan produk evolusi.

a. Pada awalnya seluruh jerapah berleher pendek, sementara daun-daunan makanannya di pohon harus dijangkau karena letaknya yang tinggi.

b. Karena sering menjangkau daun, leher jerapah semakin panjang sehingga jerapah generasi berikutnya semakin tinggi.

c. Penyesuaian dan pewarisan hasil adaptasi ini berlanjut sehingga jerapah masa kini berleher panjang.

6. Charles Darwin (1809 1882), menjelaskan bahwa evolusi menghasilkan keanekaragaman hayati. Makhluk hidup mengalami evolusi melalui mekanisme seleksi alam. Organisme yang kuatlah yang akan melestarikan jenisnya. Darwin, mengemukakan pula adanya kemampuan adaptasi organisme agar mampu melewati seleksi alam. Darwin menggambarkan fenomena ketiga hal ini melalui contoh yang terkenal, yaitu gambar perkembangan leher jerapah.

Contoh ini menjadi komparatif terhadap contoh perkembangan leher jerapah dari Lamarck.

a. Populasi jerapah, panjang lehernya berbeda-beda, ada yang panjang ada yang pendek.

b. Terjadi seleksi alam dalam hal mendapatkan makanan. Jerapah berleher pendek mati.

c. Seleksi alam berlanjut sehingga menghasilkan generasi jerapah seperti sekarang.

Menurut Darwin, seluruh makhluk hidup berkerabat melalui garis keturunan dari organisme yang hidup pada zaman purbakala. Keturunan yang berpencar ke berbagai macam habitat di muka bumi akan mengembangkan kemampuannya beradaptasi sampai setiap jenis sesuai dengan habitatnya. Dalam proses adaptasi inilah sebenarnya makhluk hidup sedang melewati fase seleksi alamiah. Karena adaptasi ke berbagai ragam habitat inilah sejarah makhluk hidup dapat digambarkan seperti sebuah pohon yang berangkat dari sebuah titik, menjalar menjadi batang, cabang, ranting, sampai ke ujung ranting, seperti pendapat Whitaker yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Pada tiap awal percabangan terdapat titik-titik nenek moyang bagi organisme yang berada di cabang-cabangnya. Sungguh analog dengan taksonomi dari Carolus Linnaeus.

7. Alfred Russel Wallace (1923-1913), mengembangkan teori yang serupa dengan teori Darwin. Dasar teori wallace adalah penelitian Biologi perbandingan di Brasilia dan Hindia Belanda (sekarang Indonesia), dan Malaya. Buku penelitiannya berjudul “On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type”. Teorinya sama dengan yang dikembangkan Darwin.

8. August Weissman, menumbangkan teori Lamarck. Weismann memotong ekor tikus beberapa generasi. Menurut teori Lamarck, hal tersebut akan menyebabkan timbulnya jenis tikus yang tidak berekor. Namun, hasil percobaan Weismann menunjukkan bahwa sampai generasi terakhir ekor tikus tetap sama panjangnya

3.    FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EVOLUSI

A.  Faktor perubahan

1. Mutasi gen maupun mutasi kromosom menghasilkan bahan mentah untuk evolusi. Tetapi Darwin sendiri sebenarnya tidak mengenal mutasi ini, sementara mutasi merupakan peristiwa yang sangat penting yang mendukung keabsahan teori Darwin.

2. Rekombinasi perubahan yang dikenal Darwin. Rekombinasi dari hasil-hasil mutasi memperlengkap bahan mentah untuk evolusi.

B.  Faktor pengarah :

1. Dalam setiap species terdapat banyak penyimpangan yang menurun, karenanya dalam satu species tidak ada dua individu yang tepat sama dalam susunan genetiknya (pada saudara kembar misalnya, susunan genetiknya tetap tidak sama).

2. Pada umumnya proses reproduksi menghasilkan jumlah individu dalam tiap generasi lebih banyak daripada jumlah individu pada generasi sebelumnya.

3. Penambahan individu dalam tiap species ternyata dikendalikan hingga jumlah suatu populasi species dalam waktu yang cukup lama tidak bertambah secara drastis.

4. Ada persaingan antara individu-individu dalam species untuk mendapatkan kebutuhan hidupnya dari lingkungannya. Persaingan intra species ini terjadi antara individu-individu yang berbeda sifat genetiknya. Individu yang mempunyai sifat paling sesuai dengan lingkungannya akan memiliki viabilitas yang tinggi. Di samping viabilitas juga fertilitas yang tinggi merupakan faktor yang penting dalam seleksi alam.

4.    MEKANISME EVOLUSI

Mekanisme evolusi terjadi karena adanya variasi genetik dan seleksi alam.
Variasi genetik muncul akibat : mutasi dan rekombinasi gen-gen dalam keturunan baru.

Frekuensi Gen

Pada proses evolusi terjadi perubahan frekuensi gen. Bila perbandingan antara genotip-genotip dalam satu populasi tidak berubah dari satu generasi ke generasi, maka frekuensi gen dalam populasi tersebut dalam keadaan seimbang. Frekuensi gen seimbang bila :

1. Tidak ada mutasi atau mutasi berjalan seimbang (jika gen A bermutasi menjadi gen a, maka harus ada gen a yang menjadi gen A dalam jumlah yang sama).

2. Tidak ada seleksi

3. Tidak ada migrasi

4. Perkawinan acak

5. Populasi besar

Bila frekuensi gen dalam satu populasi ada dalam keadaan seimbang berlaku Hukum Hardy Weinberg.

Apabila frekuensi gen yang satu dinyatakan dengan p dan alelnya adalah q, maka menurut Weinberg : (p+q)=1

Bila frekuensi gen A=p dan frekuensi gen a =1 maka frekuensi genotip :

AA : Aa : aa : p^2 : 2pq : q^2

3) Materi Prinsip

Materi organisasi kehidupan yang harus dikuasai adalah :

-          Menjelaskan pengertian evolusi (asal-usul kehidupan).

-          Menjelaskan teori evolusi menurut para ahli.

-          Mengetahui faktor-faktor pendukung evolusi.

-          Menjelaskan mekanisme evolusi menurut para ahli.

4)      Pro­sedur / deskripsi materi

a.       Pengertian teori evolusi

b.      Faktor pendukung terjadinya evolusi

c.       Mekanisme evolusi

III.          Pendekatan, metode, dan model pembelajaran

Pendekatan           : scientific (pendekatan ilmiah)

Metode                : ceramah, diskusi,dan penugasan

Model                  : Cooperative learning

IV.       Media, Alat dan Sumber Belajar

·           Media

LKS

Power Point

Gambar/Foto/video tentang teori evolusi

·           Alat/Bahan

LCD, papan tulis, spidol dll.

·         Sumber Belajar:

-          Buku : Sidik,Persahini,dkk.2011.Biologi SMA kelas XII.Jakarta:BUMIAKSARA

-          Internet

V.                Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran

Pertemuan 1 : 2 X 45 menit

Kegiatan	Deskripsi	Alokasi waktu
Pendahuluan	·         Memberikan salam dan berdoa ·         Pengkondisian kelas ·         Membagi siswa dalam beberapa kelompok, setiap kelompok terdiri atas 7 siswa ·         Mengabsensi ·         Apersepsi	20 menit
Kegiatan inti	Mengamati ·     Mengkaji literatur tentang berbagai bentuk paruh burung.  Gambar. Macam-macam paruh burung Menanya ·     Mengapa terdapat berbagai paruh burung? Apa penyebabnya? Mengumpulkan Data (Eksperimen/Eksplorasi) Mengkaji fenomena evolusi menurut Darwin menggunakan gambar jerapah, burung Finch dan kupu-kupu biston betularia, dikaitkan kenyataan yang ada sekarang. (teori seleksi alam dan use and dis-use) Mengkaji perbedaan teori evolusi Darwin dan pandangan tentang Teori Intelligent Design Mengkaji tentang proses evolusi karena isolasi  geografik Mengkaji tentang radiasi adaptif dan Hukum Hardy-Weinberg Mengasosiasikan Diskusi tentang hasil kajian fenomena evolusi Memadukan untuk mencari pendekatan antara ilmu yang mendukung evolusi (teori penciptaan cerdas) dengan kebenaran hakiki (dalam agama) untuk mencari titik temu tentang penciptaan mahluk hidup Menganalisis pohon evolusi dikaitkan dengan hasil analisis di atas. Mengkomunikasikan ·        Presentasi hasil diskusi tentang proses evolusi dan Hukum Hardy-Weinberg	60 menit
Penutup	·         Guru memberi post test materi pembelajaran ·         Guru meringkas materi hasil pembelajaran ·         Guru memberikan tugas pekerjaan rumah (PR) kepada siswa ·         Guru dan siswa membaca doa selesai pembelajaran	10 menit

VI.          Penilaian

1.      Jenis / Teknik Penilaian

·      Penilaian presentasi

·      Penilaian tes essay

2.      Instrumen penilaian

·      Instrumen penilaian presentasi

·      Instrumen penilaian tes essay

Mengetahui, Kepala Madrasah Aliyah Negeri 2 Jakarta (__________________________) NIP/NIK :

…..…………, …..-…..- 20 ……. Guru Biologi (_______________________) NIP/NIK :

RUBRIK PENILAIAN PRESENTASI

Nomor Kelompok                   :   

Nama Anggota                        :

Waktu Presentasi                    :   

Materi                                      :   

No.	Aspek yang dinilai	1	2	3
1.	Pemahaman materi
2.	Penjelasan dalam menyampaikan persentasi hasil gambar
3.	Penyampaian
4.	Kontak mata

Penjelasan skala pada setiap kriteria sebagai berikut :

1)      Pemahaman materi

1  : siswa tidak memahami materi yang dipresentasikan

2  : siswa kurang memahami materi yang dipresentasikan

3  : siswa memahami seluruh materi yang dipresentasikan

2)   Penjelasan dalam menyampaikan persentasi hasil gambar

1 : media yang digunakan memiliki tulisan dan gambar yang tidak jelas.

2 : media yang digunakan memiliki tulisan yang tidak jelas, namun memiliki gambar yang jelas.

3: media yang digunakan memiliki tulisan dan gambar yang sangat jelas.

3)  Penyampaian

1        : penyampaian materi tidak jelas dan cenderung volume suara kecil

2   : penyampaian materi cukup jelas namun volume suara kecil

3   : penyampaian materi jelas serta volume suara lantang

4) Kontak mata

1 : Siswa hanya  membaca media presentasi dan tidak ada kontak mata dengan peserta lain.

2 :  Siswa kadang-kadang menggunakan kontak mata kepada peserta lain, namun masih lebih sering membaca media presentasi.

3 :  Siswa melakukan kontak mata dengan peserta lain dan tidak membaca media presentasi.

Nilai yang dicapai = (JUMLAH SKOR YANG DICAPAI : JUMLAH SKOR MAKSIMUM) x 100

INSTRUMEN PENILAIAN TES ESSAY

SMA KELAS XII

BAB Evolusi

Nama                           :

Kelas                           :

Mata Pelajaran            :

Jawablah pertanyaan-pertanyaan dibawah ini dengan jelas!

1.      Sebutkan tokoh yang pengemukakan teori evolusi!

2.      Sebutkan 4 pokok pikiran Darwin!

3.      Jelaskan perbedaan dari teori J.B Lamarck dengan teori Charles Darwin berkaitan dengan evolusi!

4.      Sebutkan faktor-faktor pendukung teori evolusi!

5.      Sebutkan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya spesiasi!

 Nilai yang dicapai = (JUMLAH SKOR YANG DICAPAI : JUMLAH SKOR MAKSIMUM) x 100

SKOR :

1.      20

2.      20

3.      20

4.      20

5.      20

KUNCI JAWABAN

1.      Charles Darwin

Wallace

Lamarck

August Weismenn

2.      – Tidak ada 2 individu yang sama

-       Setiap populasi cenderung bertambah banyak

-       Untuk berkembang biak perlu adanya makan dan ruang

-       Kenyataan menunjukkan bertambanya populasi tidak berjalan secara terus menerus

3.      Lamarck mengungkapkan bahwa perkembangan makhluk hidup kearah kesempurnaan dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan diwariskan kepada keturunannya. Menurut Lamarck, jerapah pada mulanya berleher pendek. Karena sering digunakan untuk menggapai pucuk dedaunan yang semakin tinggi, maka leher jerapah menjadi panjang. Charles Darwin membantah teori tersebut. Charles Darwin mengungkapkan bahwa perkembangan spesies dipengaruhi oleh seleksi alam dan variasi antar populasi. Menurut Darwin, jerapah pada mulanya ada yang berleher panjang dan ada yang berleher pendek. Jerapah yang berleher pendek tidak mampu bertahan hidup karena kalah dalam berkompetisi dengan jerapah berleher panjang untuk memperoleh makanan berupa dedaunan pada pohon yang tinggi. Akibatnya populasi jerapah berleher pendek menjadi punah.

4.      – Variasi pada makhluk hidup

-       Embriologi perbandingan

-       Homologi

-       Fosil

5.      – Isolasi reproduksi

-   Peristiwa poliploidi

-   Domestikasi

-   Isolasi geografi

INSTRUMEN PENILAIAN  SIKAP

Materi                                      :  Evolusi

Kelas/Semester            :  XII / 2 (Dua)

Hari/Tanggal                           : 

No.	Nama	Disiplin	Kerjasama	Kejujuran	Kepedulian	Tanggung jawab	Jumlah Skor	Nilai
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

*) Ketentuan:

1 = jika peserta didik sangat kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam indikator

2 = jika peserta didik kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam indikator,  tetapi belum konsisten

3 = jika peserta didik mulai konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam indikator

4 = jika peserta didik konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam indikator

5 = jika peserta didik selalu konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam indikator

FORMAT PENILAIAN

Nilai yang dicapai = (JUMLAH SKOR YANG DICAPAI : JUMLAH SKOR MAKSIMUM) x 100

KISI-KISI PENULISAN SOAL

MADRASAH ALIYAH NEGERI 2 JAKARTA

ULANGAN HARIAN KELAS XII

MATA PELAJARAN BIOLOGI

TAHUN 2013/2014

NO.	KOMPETENSI DASAR	JUMLAH SOAL	INDIKATOR SOAL	BENTUK SOAL	NOMER SOAL
1	2.9  Menganalisis tentang teori evolusi dan seleksi alam dengan pandangan baru mengenai pembentukan spesies baru di bumi berdasarkan studi literature.	5	Disajikan paparan, peserta didik dapat menentukan tokoh pengemukaka teori evolusi.	ESSAY	1
			Disajikan paparan, peserta didik dapat menentukan 4 pokok pikiran Darwin.	ESSAY	2
			Disajikan paparan, peserta didik dapat menentukan perbedaan teori Lamarck dan Charles Darwin.	ESSAY	3
			Disajikan paparan, peserta didik dapat menentukan faktor pendukung teori evolusi.	ESSAY	4
			Disajikan paparan, peserta didik dapat menentukan faktor penyebab terjadinya spesiasi.	ESSAY	5
JUMLAH SOAL		5

JAKARTA, .... - .... – 20...   

PEMBUAT                           

NUR INDAH                        

NIP.                                       

 nb : RPP ini belum di koreksi, jika ingin meng-copy silahkan.

mete&anabolisme

metabolisme mikroba

BAB I

PENDAHULUAN

            Mikroba telah lama dan banyak dimanfaatkan oleh umat manusia dalam berbagai macam hal, seperti pengolahan makanan, minuman dan proses pengolahan sebagian obat-obatan, seperti antibiotik, hormon, dan sebagainya.

            Bakteri memproduksi produk-produk yang diperdagangkan manusia seperti alkohol, yogurth, tempe, nata de coco, dan sebagainya itu melalui serangkaian reaksi metabolisme panjang. 

Maka makalah ini akan membahas mengenai metabolisme, berbagai proses yang terjadi selama metabolisme. Bakteri-bakteri yang berjasa dalam terbentuknya produk dari hasil metabolisme.

BAB II

METABOLISME MIKROBA

2.1. Definisi Metabolisme

            Metabolisme adalah keseluruhan proses reaksi enzim dan kimiawi dalam sel. Metabolism dapat dibedakan menjadi dua yakni metabolism primer dan sekunder. Metabolisme primer adalah metabolisme yang selalu dilakukan oleh semua organism yang ada di alam. Sedangkan metabolism sekunder hanya dilakukan oleh organism tertentu dan menghasilkan zat tertentu pula.

Metablisme primer terdapat dibesar organisme. Keduanya terlibat menghasilkan energi metabolisme, disebut katabolisme dan anabolisme. Produk dari metabolisme primer seperti alkohol, asam amino, asam organik, nukleotida, enzim dan mikroba sel (biomassa).

Sedangkan metabolism sekunder hanya dilakukan oleh organism tertentu dan menghasilkan zat tertentu pula. Metabolisme sekunder menghasilkan produk yang beragam dan spesifik seperti alkaloid, antibiotik, racun dan beberapa pigmen. Metabolit sekunder tertentu dapat memberikan suatu ekologi keuntungan, sedangkan yang lain tidak memiliki nilai nyata untuk organisme yang memproduksinya.

2.2. Katabolisme

            Katabolisme merupakan reaksi yang menghasilkan energi dengan memecah molekul kompleks menjadi molekul sederhanan. Proses ini juga disebut exergonic (menghasilkan energi) (McKane and Judy Kandel,1950).

            Semua sel mikoba memerlukan energi secara kontinou untuk proses yang terkait terkait dengan pertumbuhan, transportasi, gerakan dan pemeliharaan. Pada chemoheterotrophic mikroorganisme, energi organik Sumber yang diperoleh dari lingkungan dan kemudian ditransformasikan oleh serangkaian enzim yang mengendalikan reaksi dalam jalur metabolik. Katabolisme menghasilkan generasi

energi potensial dalam bentuk adenosin 5’-trifosfat (ATP) dan reduksi Koenzim, seperti nikotinamida adenin dinukleotida (NADH), nicotinamide adenin dinukleotida fosfat (NADPH) dan flavin adenin dinukleotida (FADH2), dan panas. Mikroorganisme memiliki keragaman dalam proses metabolisme untuk menghasilkan ATP dan koenzim tereduksi (Waiter, Michel J. At all, 2001).

           

2.2.1. Respirasi

            Respirasi merupakan proses terjadinya pembongkaran suatu zat makanan sehingga menghasilkan energi yang diperlukan oleh mikroorgnisme tersebut. Jika oksigen yang diperlukan dalam proses respirasi maka disebut respirasi aerob.Ada juga spesies bakteri yang mampu melakukan respirasi tanpa adanya oksigen, maka peristiwa itu disebut respirasi anaerob (dwidjoseputro D.,1981).

2.2.1.1. Respirasi aerob

Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO₂, H₂O dan menghasilkan energi. Menurut penyelidikan energi yang terlepas sebagai hasil pembakaran 1 grammol glukosa adalah 675 Kkal. Dalam respirasi aerob, glukosa dioksidasi oleh oksigen, dan reaksi kimianya dapat digambarkan sebagai berikut:

            C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ —-> 6 CO₂ + 12 H₂O + 675 Kkal

(Dwidjoseputro D.,1981)

Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhan itu. Banyak tahap reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi tersebut dibedakan menjadi tiga tahap yakni glikolisis, siklus kreb (the tricarboxylic acid cycle) dan tranfer elektron.

I. Glikolisis

Glikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi dua molekul asam piruvat (terdiri dari 3 atom C). Glikolisis juga menghasilkan ATP dan NADH + H⁺ (Waiter, Michel J. At all, 2001).

            Sebagian besar mikroorganisme memanfaatkan karbohidrat sebagai sumber karbon dan energi. Heksosa, gula enam karbon (C₆), glukosa adalah lebih dari substrat untuk sebagian besar mikroorganisme dan sebagian kecil mikroorganisme tidak bisa mengolahnya. Di alam, glukosa bebas biasanya tidak tersedia, tetapi dapat diperoleh melalui berbagai rute. Ini berasal dari interkonversi heksosa lainnya, hidrolisis disakarida, oligosakarida dan polisakarida

dari lingkungan, atau dari sel penyimpanan material, seperti pati, glikogen dan trehalosa. Pembentukan energi dari glukosa yang didahului oleh proses fosforilasi sampai menghasilkan piruvat (C₃). Namun, jumlah terbatas ATP yang diproduksi,

yang dibentuk melalui substrat-tingkat fosforilasi. Maksimum dua molekul ATP yang dihasilkan untuk setiap satu molekul glukosa teroksidasi. menghasilkan piruvat menempati posisi penting dalam metabolismedan merupakan titik awal untuk katabolisme lanjut (McKane and Judy Kandel,1950).

Setiap organisme mempunyai perbedaan jalur glikolisis yang menjadi kunci pembeda organisme tersebut. Jalur glikolisis dibagi menjadi empat yakni:

1.      Jalur EMP (The Embden-Mayerhof-Parnas)

Jalur EMP merupakan jalur  yang banyak ditemukan di semua kelompok organisme, termasuk jamur, yeasts dan bakteri. jalur ini dapat beroperasi di bawah kondisi anaerobik atau aerobik dan terdiri dari 10 enzim-katalis reaksi terletak di dalam matriks sitoplasma. Kunci pembeda ketiga jalur lainnya (heksokinase, fosfofruktokinase dan kinase piruvat) yakni reaksi terjadi secara reversibel. Sedangkan jalur EMP reaksinya yang terjadi yakni secara irreversible.

Gambar . Embden-Mayerhof-Parnas

Untuk setiap molekul glukosa dioksidasi menjadi dua piruvat molekul, keuntungan bersih hanya dua ATP, karena yang Konsumsi dalam reaksi sebelumnya.

                        Glucose (C₆) + 2ADP + 2Pi + 2NAD⁺ →

2 pyruvate (C₃) + 2ATP + 2NADH + 2H⁺

(Waiter, Michel J. At all, 2001).

2.      Jalur PP (The Pentose Phosphate)

The fosfat pentosa (PP) atau jalur heksosa jalur monofosfat ditemukan di banyak bakteri dan sebagian besar organisme eukariotik. Jalur ini seringkali beroperasi pada waktu yang sama dengan jalur EMP. Dalam ragi, misalnya, 10-20% glukosa (lebih selama pertumbuhan pesat) yang terdegradasi melalui jalur PP, dan sisanya katabolisme dari jalur EMP. Jalur PP bisa berfungsi pada kondisi aerobik atau anaerobik,  baik katabolik maupun anabolik. Jalur ini sangat penting dalam penyediaan NADPH, terutama untuk digunakan untuk langkah reduktif dalam proses anabolik, intermediet untuk asam amino aromatik sintesis, terutama erythrose-4-fosfat; pentosa, terutama ribosa untuk biosintesis asam nukleat, dan biosintesis intermediet lainya. Gula pentosa seperti xylose juga dapat dikatabolisme melalui jalur ini.

Gambar  jalur PP ( the phentose phosphat )

Jalur PP merupakan siklus dan seperti semua jalur glycolytic, enzim ini berada di matrik sitoplasma. Ini dimulai dengan oksidasi dua langkah glucose 6-phospate (G6P) ke pentose (C₅) fosfat, ribulosa 5-fosfat (Rump), melalui 6-phosphogluconate. Proses Ini melibatkan satu karbon yang hilang sebagai CO₂ dan pembentukan dua NADPH. Setelah fase oksidatif ini, RuMP mengalami serangkaian penataan ulang menjadi serangkaian dua-karbon dan tiga-karbon pertukaran fragmen, dikatalisis oleh enzim transketolase dan transaldolase.Untuk setiap tiga unit glukosa diproses, satu GAP, enam NADPH dan dua fruktosa 6-fosfat (F6P) molekul yang dihasilkan. Molekul F6P dikonversi kembali ke G6P untuk mempertahankan operasi dari siklus. Itu GAP dapat dioksidasi menjadi piruvat dengan jalur EMP enzim atau juga dapat dikembalikan ke awal jalur melalui konversi dari dua GAP satu G6P.

3 glucose 6-phosphate (C₆) + 6NADP⁺ + 3H₂O → 2 fructose 6-phosphate (C₆) + glyceraldehyde 3-phosphate (C₃) + 3CO₂ + 6NADPH + 6H⁺

(Waiter, Michel J. At all, 2001).

3.      Jalur ED (The Entner-doudoroff)

Jalur ED adalah jalur metabolisme yang relatif sedikit digunakan oleh mikroorganisme yang tidak memiliki EMP jalur. Kebanyakan bakteri Gram-negatif, termasuk spesies Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium,

Xanthomonas dan Zymomonas, tapi jarang dalam jamur. Jalur dimulai dengan pembentukan 6-phosphogluconate, seperti di jalur PP. Meskipun kemudian mengalami dehidrasi, bukan teroksidasi, untuk membentuk 2-okso-3-deoksi-6-phosphogluconate. Molekul enam-karbon dipecah oleh Aldolase untuk membentuk dua senyawa C₃, piruvat dan GAP, dan terakhir juga dapat dikonversi menjadi piruvat. Secara keseluruhan, dari glukosa setiap molekul dimetabolisme, pada jalur yang dapat

Gambar  jalur PP ( The Pentose Phosphat )

menghasilkan dua molekul piruvat, satu ATP, satu NADH dan satu NADPH, yang merupakan hasil energi yang lebih rendah daripada jalur EMP (Waiter, Michel J. At all, 2001).

4.      Jalur PK (phosphoketolase)

Gambar   jalur PK (The PhosphoKetolase)

The phosphoketolase (PK) atau jalur Warburg-Dickens jalur  metabolisme yang ditemukan di beberapa bakteri asam laktat, terutama dari spesies Lactobacillus dan Leuconostoc. Ini melibatkan oksidasi dan dekarboksilasi glukosa 6-fosfat ke pantat, seperti di jalur PP. RuMP yang berisomer dengan xylulose fosfat 5-(C₅) dan dibelah oleh phosphoketolase menjadi GAP (C₂) dan asetil fosfat (C₂). Pada akhirnya dikonversike laktat dan kedua ke etanol. Jalur ini menghasilkan hanya setengahATP dibandingkan dengan jalur EMP. Namun, tidak dimungkinkan pembentukan pentosa dari heksosagula untuk sintesis asam nukleat dan katabolisme pentosa

(Waiter, Michel J. At all, 2001).

II. Tricarboxylic acid cycle

Gambar siklus asam tricarboksilik

Tricarboxylic acid cycle (Siklus Krebs) merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA yang direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya akan membentuk oksaloasetat lagi (McKane and Judy Kandel,1950).

Pyruvate (C₃) + NAD⁺ + CoA →acetyl CoA (C₂) +CO₂ + NADH + H⁺

acetyl CoA (C₂) + 3NAD⁺ + FAD + ADP → 2CO₂ + 3NADH + 3H⁺ + FADH₂ + ATP

Asetil KoA masuk siklus krebs  bersama empat molekul karbon (oksaloasetat). Selanjutnya menjadi senyawa enam carbon atau asam asitrat. Selama berturut-turut, dua atom karbon dari asetil KoA teroksidasi menjadi dua molekul CO_2, meninggalkan empat Oksaloasetat untuk menerima asetil KoA lainnya. Siklus ini beberapa energi di keluarkan dari oksidasi asam sitrat yang digunakan untuk memproduksi satu molekul ATP. Kebanyakan energi ditranfer oleh empat pasangan elektron dari tiga molekul NAD⁺  (membentuk NAD + H⁺) dan satu molekul FAD (membentuk FADH₂ ). Energi dari elektron ini kemudian digunakan untuk membentuk ATP pada sistem transport elektron. Pada jalanya satu asetil KoA menghasilkan 12 molekul ATP kemudian dioksidasi oleh siklus krebs. Sejak dua molekul asetil KoA diproduksi untuk masing-masing oksidasi glukosa, energi akhir yang dihasilkan dari siklus krebs adalah 12 molekul ATP

                       

III. Transfer elektron

Setelah proses tricarboxylic acid maka yang terakhir adalah proses transfer elektron. Transfer elektron merupakan reaksi pemindahan elektron melelui reaksi redoks (reduksi-oksidasi). karena respirasi mebutuhkan jumlah ATP dari proses oksidasi NADH dan FADH. Maka dibutuhkan senyawa senyawa yang memiliki potensial reduksi rendah sebagai akseptor elektron, dan O₂ sangat ideal sebagai akseptor.  Elektron yang berasal dari oksidasi substrat NADH atau FADH2, melalui serangkaian redoks atau reduksi-oksidasi reaksi, lalu ke terminal akseptor. Dalam proses ini, energi dilepaskan selama aliran elektron digunakan untuk membuat gradien proton.

       Gambar transfer elektron

Energi yang ditangkap dalam ikatan energi yang tinggi ketika P (fosfat) anorganik bergabung dengan molekul ADP untuk membentuk ATP. Proses ini disebut fosforilasi oksidatif.

Energi (ATP) dalam sistem transpor elektron terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif, Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau NADPH2 dapat digunakan untuk membentuk 3 mol ATP. Reaksinya sebagai berikut.

NADH + H⁺ + 1/2 O2 + 3ADP + 3H3PO4 → NAD⁺   +  3ATP + 4H2O

Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH2 dapat menghasilkan 2 mol ATP.

Beberapa jenis enzim yang terlibat dalam pengangkutan elektron seperti NADH dehidrogenase, sitokrom reduktase, dan sitokrom oksidase. Pembawa elektron terdiri dari flavoprotein (contohnya FAD dan mononukleotida flavin, FMN), besi sulfur (FeS), dan sitokrom, protein dengan cincin  yang berisi besi yang disebut heme. Gugus non-protein seperti lipid-soluble (larutan dalam lemak) yang lebih dikenal dengan quinones (Ibrahim, 2007).

                       

2.2.1.2. Respirasi anaerob

Beberapa bakteri fakultatif anaerob dan obligatif anaerob melakukan respirasi anaerob. Dengan melibatkan electron transport system (ETS), tetapi terminal akseptor elektron selain oksigen. Contoh respirasi anaerob berikut:

1.      Nitrate respiration

Respirasi nitrat dilakukan oleh bakteri anaerob fakultatif. Potensi redoks nitrat adalah +0.42 Volt, dibandingkan dengan oksigen yang potensial redoksnya +0,82 volt. Akibatnya, lebih sedikit energi yang digunakan dibandingkan dengan oksigen sebagai terminal akseptor elektron dan molekul lebih sedikit ATP yang terbentuk. Proses ini memiliki beberapa langkah, yang mana nitrat direduksi menjadi nitrit dan nitrogen oksida menjadi dinitrogen, yang disebut sebagai dissimilatory

Nitrate reduction atau denitrifikasi. Reaksi denitrifikasi sebagai berikut:

2NO^3- + 12 e^- + 12 H⁺  → N₂ + 6 H₂O

 Denitrifikasi dilakukan oleh spesies Pseudomonas, Paracoccus denitrificans dan Thiobacillus denitrificans. Sedangkan bakteri fakultatif Anaerob seperi, E. coli dan sejenisnya, yang hanya mereduksi nitrat menjadi nitrit, dan enzim.

2.      Sulphate respiration

Respirasi sulfat dilakukan oleh sebagian kecil bakteri heterotrophic, yang semuanya oligatif anaerob, sperti bakteri dari spesies Desulfovibrio. Bakteri ini membutuhkan sulfat sebagai aseptor proton  dan terduksi menjadi sulfit. Reaksi sulphate respiration sebagai berikut:

SO₄^2- + 8 e^- + 8 H⁺ → S^2- + H₂O

3.      Carbonate respiration

 respirasi Karbonat dilakukan oleh bakteri seperti Methanococcus dan Methanobacterium. Bakteri tersebut merupakan anaerob obligat yang mereduksi CO₂, dan kadang-kadang karbon monoksida, untuk menjadi metana. Bakteri metanogen yang biasa menggunakan hidrogen sebagai sumber energi dan ditemukan di lingkungan yang rendah nitrat dan sulfat, misalnya usus beberapa hewan, rawa, sawah dan digester limbah lumpur. Reaksi respirasi karbonat hingga membentuk metan sebagai berikut:

CO₂ + 4H₂ →CH₄ + 2H₂O

Selain nitrat, sulfat dan karbon dioksida, besi besi (Fe³⁺), mangan (MN⁴⁺) dan beberapa organik senyawa (sulfoksida dimetil, fumarat, glisin dan oksida trimetilamina) dapat berfungsi sebagai terminal elektron akseptor untuk respirasi anaerob tertentu bakteri.

Fermentasi

            Bila respirasi tidak bisa dilakukan, organisme harus menggunakan mekanisme alternatif untuk membentuk pasokan Koenzim, selama oksidasi glukosa menjadi piruvat. Jika NAD (P) H tidak teroksidasi kembali ke NAD (P)⁺, katabolisme akan berhenti. Akibatnya, akseptor terminal elektron yang cocok harus ditemukan untuk mengambil elektron. Fermentasi adalah proses perombakan senyawa organik dalam kondisi anaerob menghasilkan produk berupa asam-asam organik, alkohol dan gas, yang kemudian dikeluarkan dari sel.sedangkan fermentasi itu bermacam-macam seperti:

A.    Fermentasi alkohol dilakukan oleh yeasts, jamur dan bakteri. Ini proses dua langka, dimana piruvat dari jalur EMP,atau dari jalur ED seperti Zymomonas, melakukan dekarboksilasi pertama menjadi asetaldehida, NAD⁺ kemudian terbentuk selama reduksi asetaldehida menjadi etanol.

Gambar  Fermentasi Alkohol

B.     Fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh sejumlah bakteri, seperti Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus dan Leuconostoc, serta beberapa jamur, alga dan protozoa.turunan piruvat, adalah akseptor elektron dan membentuk laktat. Ada dua bentuk fermentasi ini yakni:

·         Fermentasi homolaktis dilakukan oleh bakteri seperti Lactobacillus acidophilus dan Lactobacillus casei, yang mereduksi semua piruvat yang dihasilkan pada proses glikolisis menjadi asam laktat.

Gambar   fermentasi asam laktat

·         fermentasi heterolaktis menghasilkan produk lainnya dan asam laktat. Organisme yang melakukan ini seperti Leuconostoc mesenteroides dan Lactobacillus brevis.

C.     Fermentasi asam campuran yang dilakukan oleh E. coli dan bakteri fakultatif anaerob. Produknya meliputi laktat, asetat, dan etanol. Beberapa organisme memiliki kemampuan untuk mereduksi piruvat menjadi hidrogen dan CO_2.

Gambar Fermentasi Asam Campuran

D.    Fermentasi 2,3-Butanediol dilakukan oleh Enterobacter, Erwinia, Klebsiella dan Serratia. Sama seperti fermentasi campuran asam, namun menghasilkan butanadiol,netanol dan asam.

Gambar  Fermentasi 2,3-Butanediol

E.     Fermentasi asam propionat dilakukan oleh beberapa bakteri d usus, seperti Propionibacterium dan sejenisnya, beberapa terlibat dalam produk komersil Swiss-keju dan vitamin B₁₂ (cobalamin). Propionat yang terbentuk dari piruvat yang melalui jalur methylmalonyl CoA, dimana piruvat terkarboksilasi menjadi oksaloasetat, dan kemudian direduksi menjadi propionat melalui malate, fumarate dan suksinate

Gambar  Fermentasi Asam Propionat

F.      Fermentasi asam butirat dilakukan oleh spesies Clostridium. Bakteri ini memproduksi aseton, butanol, propanol, alkohol dan asam lainnya. Bakteri ini juga memfermentasi asam amino dan senyawa nitrogen lainnya, serta karbohidrat.

 

Gambar  Fermentasi Asam Butirat

Katabolisme lipid dan protein

            Sumber karbon selain dari karbohidrat harusdiproses sebelum masuk proses katabolisme. seperti lipid dan trigliserida dihidrolisis oleh enzim lipase untuk menghasilkan bebas asam lemak dan gliserol. Asam lemak kemudian dipecah oleh jalur b-oksidasi. FAD dan NAD +  yang digunakan untuk menerima elektron, dan menghapus dua unit karbon, dalam bentuk asetil CoA, yang kemudian dapat diproses langsung di siklus TCA. Gliserol dapat terfosforilasi menjadi fosfat gliserol, kemudian dioksidasi menjadi DAP dan berisomerisasi menjadi GAP. Unit C₃ kemudian bisa masuk jalur EMP.

Protein ekstraseluler yang dihidrolisis oleh protease untuk menghasilkan asam amino bebas yang dapat diangkut ke dalam sel. Katabolisme asam amino awalnya menghilangkan kelompok amino. Hal ini biasanya dicapai melalui transaminasi, di mana kelompok amino yang disumbangkan ke keto, misalnya aminasi piruvat untuk membentuk alanin. The keto asam yang dihasilkan dari transaminasi dapat dioksidasi dalam siklus TCA. Kelebihan gugus amino dapat terakumulasi dan sering diekskresikan sebagai ion amonium, yang menyumbang kenaikan pH media selama pertumbuhan beberapa bakteri.

           

2.3 ANABOLISME

            Anabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang membentuk suatu molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Dan selama proses anabolisme membutuhkan energy dalam reaksinya.  Atau dapat dikatakan segala bentuk sintesa dalam mikroorganisme.

            Proses metabolisme mikroorganisme dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan sumber energinya yaitu fototrof dan kemotrof. Sedangkan apabila berdasarkan kemampuan mendapat sumber karbonnya menjadi dua juga yaitu Autotrof dan heterotrof.

 

Mikroorganisme fototrof adalah mikroorganisme  yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi utamanya. Fototrof dibagi menjadi dua yakni: fotoautotrof dan Fotoheterotrof.

A.    Fotoautotrof

Organisme yang termasuk fotoautrotrof melakukan fotosintesis. Sedangkan fotosintesis adalah proses mensintesis senyawa organik kompleks dari unsur-unsur anorganik dengan menggunakan energi cahaya matahari. Fotosintesis tidak hanya dilakukan oleh tumbuhan namun juga dilakukan oleh mikroba. Mikroba yang melakukan fotosintesis seperti Cyanobacteria, serta beberapa jenis algae. Pada  Reaksi umum yang terjadi dpat dituliskan sebagai berikut :

            6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

dalam fotosintesis terjadi dua tahapan reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang atau fosforilasi reaksi ini terjadi di tilakoid dan reaksi gelap terjadi di dalam stromokloroplas.

Pada reaksi terang ADP menjadi ATP dan pada reaksi terang terjadi reduksi NADH sebagai pembawa elektron menjadi NADPH. pada reaksi ini terjadi penyerapan cahaya matahari oleh klorofil. Reaksi terang atau fotofosforilasi dibagi menjadi dua yakni fotofosforilasi siklik dan

fotofosforilasi nonsiklik. Fosforilasi siklik atau dukenal pula sebagai fotosistem 1. fotositem ini sangat peka dengan gelombang cahay yang memiliki panjang 700nanometer maka disebut sebagai P700. Pada fotosistem ini elektron kembali lagi ke dalam fotosistem. Fotofosforilasi siklik merupakan proses yang sangat sering diketemukan, elektron yang terlepas tidak kembali lagi melainkan membentuk NADPH. Dan elektron yang hilang tersebut digantikan oleh elektron yang terbentuk pada saat oksidasi H₂O atau  dari unsur-unsur yang mudah teroksidasi seperti H₂S. Hasil dari reaksi terang adalah ATP yang terbentuk melalui proses chemiosmosis,  O₂, NADPH.  Setelah reaksi

             

                                                                                             

Gambar reaksi terang

Reaksi gelap

            Setelah reaksi terang maka berikutnya adalah reaksi gelap. Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak membutuhkan cahaya. Didalam reaksi ini terjadi fiksasi CO₂ pada siklus calvin, dimana CO₂ di fiksasi oleh  RuBP kemudian membentuk asam fosfogliserat hingga membentuk glukosa. Setelah terbentuk glukosa RuBP diregenerasi untuk fiksasi CO₂ untuk lebih jelas lihat gambar dibawah.

                                                                                        

 

Gambar siklus Calvin-Benson

B.     Fotoheterotrof

                 Fotoherotrof adalah kelompok kecil bakteri yang menggunakan energi cahaya tapi membutuhkan zat organik seperti alkohol, asam lemak, atau karbohidrat sebagai sumber karbon. Organisme ini meliputi bakteri non-sulfur, bakteri ungu, dan hijau.

            Mikroorganisme kemotrof, mikroorganisme ini bergantung kepada reaksi oksidasi dan reduksi akan zat anorganik atau organik sebagai sumber energi mereka. Mikroorganisme kemotrof dibagi menjadi dua yakni kemoautotrop dan kemoheterotrop.

A.    Kemoautotrof adalah organisme Kemotrof yang sumber karbonnya berasal dari CO₂, contohnya adalah carbon monoxide oxidizing bacteria. Chemoheterotrof adalah organisme chemotrof yang sumber karbonnya dari senyawa-senyawa organik. 

B.     Kemoheterotrof dibagi menjadi dua lagi berdasar akseptor elektron terakhirnya. Apabila akseptor terakhirnya adalah O₂ contohnya adalah hewan dan hampir semua fungi, protozoa, serta bacteria. Apabila akseptor terakhirnya bukan O₂ adalah Streptococcus sp dan Clostridium sp.

Aktivitas biosintesis  

            Salah satu bentuk anabolisme adalah  biosintesis. Ada berbagai macam biosintesis seperti biosintesis polisakarida, biosintesis asam amino, biosintesis lipid, biosintesis purin dan pirimidin. Biosintesis polisakarida tejadi pada saat glikolisis. Polisakarida dihasilkan dari produk intermediete. Hal ini terjadi ketika bakteri sudah mensintesis glukosa, maka glukosa akan dibentuk menjadi senyawa yang lebih komplek sperti glikogen.

Gambar biosintesis polisakarida

            Lipid adalah senyawa kimia yang paling bervariasi komposisi kimianya. Lipid disintesis melalui beberapa rute. Sel menghasilkan lipid dar gliserol dan asam lemak. Gliserol dihasilkan dari zat perantara dalam proses glikolisis yakni dihidroksiaseton fosfat. Asam lemak adalah suatu hidrokarbon yang berantai karbon panjang, yang terbuat dari dua fragment asetil CoA. Biosintesis lipid membutuhkan energi yang besar, dan tidak harus ATP.

Gambar biosintesis lipid

            Asam amino dibutuhkan untuk biosintesis protein. Ada beberapa mikroorganisme yang memilki enzim yang mereka butuhkan dalam proses biosintesis asam amino. Hal ini menyebabkan bakteri seperti E. Coli mampu mensintesis asam amino dari zat perantara yang dihasilkan pada metabolisme karbohidrat baik secara langsung atau tidak. Asam amino terbentuk dari piruvat atau asam organik lain  yang ditambah dengan gugus amina, proses tersebut dikenal dengan aminasi. Dari asam amino tersebut terbentuk protein yang berpengaruh pada seluruh kegiatan ezimatis sel.

 

Gambar biosintesis asam amino

Jalur amphibolic

                Seperti kita ketahui bahwa katabolisme dan anabolisme saling berintegrasi.anabolisme dan katabolisme juga saling berbagi jalur, seperti pada siklus krebs. Siklus krebs tidak hanya berpartisipasi pada oksidasi glukosa namun juga memproduksi zat perantara yang nantinya diubah menjadi asam amino. Jalur metabolisme yang berfungsi di anabolisme dan katabolisme disebut jalur amphibolic.

Gambar jalur amphibolic

            Katabolisme dan anabolisme adalah bentuk metabolisme primer. Dari metabolisme primer tersebut menghasilkan  produk produk industri seperti ethanol , buthanol, vitamin dan lain lain.

industrial product in primary metabolism

 (from: Modern Industrial and Biotechnology , Nduka Okafor)

           

2.4. Metabolisme sekunder

            Mikroorganisme tidak hanya melakukan metabolisme primer namun melakukan metabolisme sekunder pula. Metabolisme sekunder berbeda dengan metabolisme primer yang berhubungan dengan pertumbuhan sel dan terus adanya organisme metabolisme sekunder memiliki karakteristik sebagai berikut (i) metabolisme sekunder tidak jelas fungsi dalam organisme. Buktinya Organisme tersebut  terus ada jika metabolisme sekundernyadiblokir oleh alat biokimia yang cocok. Di sisi lainorganisme itu akan mati jika metabolisme primernya diberhentikan. (ii) metabolit sekunder yang dihasilkan dalam menanggapipembatasan nutrisi. Karena itu mereka diproduksi setelah fase pertumbuhan.(ii) metabolit sekunder memiliki karakteristik tersendiri. (iv) metabolit sekunder memiliki struktur yang aneh dan tidak biasa, namun memiliki sedikit kemiripan dengan organisme yang memiliki strain sama. Salah satu bentuk metabolite sekunder adalah penicilin, alkaloid, dan lainnya

(from: Modern Industrial and Biotechnology , Nduka Okafor)

Dialog antara Rasulallah SAW dengan Iblis

Telah diceritakan bahwa Allah SWT telah menyuruh iblis laknatullah datang kepada Nabi Muhammad SAW agar menjawab atas segala pertanyaan yang baginda tanyakan padanya. Pada suatu hari, ibis laknatullah pun datang kepada Baginda SAW dengan menyerupai orang tua yang baik dan bersih, sedangkan ditangannya memegang tongkat.

Rasulullah bertanya, "Siapakah kamu ini?". Orang tua itu menjawab, " Aku adalah iblis". "apa maksudmu datang berjumpa denganku?". Orang tua itu menjawab, "Allah menyuruhku datang kepadamu agar kau bertanya padaku". Baginda Rasulallah pun bertanya, "" hai iblis, berapa banyakkah musuhmu dari kalangan umat-umatku?"
Iblis menjawab, "lima belas
1. Engkau sendiri hai Muhammad
2. Imam dan pemimpin yang adil
3. Orang kaya yang rendah hati
4. Pedagang yang jujur dan amanah
5. Orang alim yang mengerjakan sholat dengan khusuk
6. Orang muknin yang memberi nasihat
7. Orang muknin yang berkasih sayang
8. Orang yang tetap dan cepat bertaubat
9. Orang yang menjauhkan dirinya dari segala yang haram
10. Orang mukmin yang selalu dalam keadaan suci
11. Orang mukmin yang banyak bersedekah dan berderma
12. Orang mukmin yag baik budi dan akhlaknya
13. Orang mukmin yang bermanfaat kepada orang lain
14. Orang yang hafal Al-Qur'an serta selalu membacanya
15. Orang yang berdiri melakukan sholat di waktu malam sedang orang-orang lain semuanya tidur"

Kemudian Rasulallah SAW bertanya lagi, "Berapa banyaklah temanmu di kalangan umatku?"
Iblis menjawab, "Sepuuh golongan
1. Hakim yang tidak adil
2. Orang kaya yang sombong
3. Pedagang yang khianat
4. Orang pemabuk atau peminum arak
5. Orang yang memutuskan tali persaudaraan
6. Pemilik harta riba
7. Pemilik harta anak yatim
8. Orang yang selalu lengah dalam mengerjakan sholat atau sering meninggalkan sholat
9. orang yang enggan memberikan zakat
10. Orang yang selalu berangan-angan dan berkhayal dengan manfaat yang tidak jelas
Mereka semua itu adalah sahabat-sahabat setiaku"

Demikianlah dialog antara Rasullah SAW dengan iblis laknatullah.

istilah dalam biomolekuler

nih buat anak B , gue berbaik hati nyariin lo pada tugas hari ini .

semoga ngebantu lo semua ya..

Adenin :salah satu jenis basa purin yang terdapat pada DNA dan RNA.
Antikodon :tiga basa berurutan pada tRNA yang komplementer terhadap tiga basa berurutan yang berperan sebagai kodon pada mRNA.
Asam Amino :senyawa organik yang mengandung gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Asam amino merupakan satuan penyusun (building block) protein. Asam amino yang umum diantaranya adalah alanin, prolin, treonin, histidin, lisin, glutamin, fenilalanin, triptofan, arginin, tirosin, leusin.
Asam Nukleat :makromolekul yang mengandung gula pentosa, fosfat dan basa organik (basa nitrogen). Makromolekul yang merupakan rangkaian nukleotida (rangkaian nukleotida = polinukleotida). DNA dan RNA adalah asam nukleat.
Diploid :organisme atau sel yang mempunyai 2 set kromosom (2n) atau 2 genom. Jaringan somatik pada sebagian besar tumbuhan tingkat tinggi dan pada hewan mempunyai 2 set kromosom.
DNA Rekombinan :kombinasi DNA yang tidak ada sebelumnya. Kombinasi DNA yang berasal dari sumber yang berbeda-beda. Gabungan dari dua atau lebih molekul DNA yang masing-masing berasal dari sumber yang berbeda.
DNA :Deoxyrobo Nucleic Acid atau asam deoksorobo nukleat. Bahan genetik yang mengandung gen-gen.
Eksonuklease :enzim yang menghancurkan atau memotong utas DNA atau RNA mulai dari posisi ujung.
Elektroforesis : teknik yang umum digunakan untuk analisis DNA dan protein. suatu teknik pemisahan senyawa yang bermuatan dengan meletakkannya pada suatu medan listrik.
Endonuklease :enzim yang memotong utas DNA pada posisi internal (bagian dalam).
Enzim Restriksi :enzim endonuklease yang mengenal sekuen pendek yang spesifik pada DNA dan memotong DNA.
Enzim :protein yang mempercepat reaksi kimia spesifik di dalam sistem kehidupan.
Gen Regulator :sebuah gen yang mengontrol laju ekspresi sebuah atau gen-gen lainnya. Contoh: gen lac I menghasilkan protein yang mengontrol ekspresi gen-gen structural yang terdapat di dalam operon lac pada bakteri E. coli.
Gen :faktor yang menentukan fungsi atau sifat biologis yang spesifik. Unit yang diwariskan yang terletak pada posisi tetap dalam kromosom.
Genetika :ilmu tentang pewarisan sifat dan variasi (keragaman) makhluk hidup.
Genom :satu set kromosom lengkap (n) yang diwariskan sebagai satu kesatuan dari satu tetua.
Heliks :struktur yang berbentuk spiral. DNA menurut model dari Watson dan Crick adalah berbentuk heliks ganda (dua heliks).
Hibrid :keturunan atau hasil perkawinan antara tetua-tetua homozigot yang berbeda dalam hal satu atau beberapa gennya. Umumnya, hibrid adalah keturunan atau hasil perkawinan dari dua varietas atau galur atau strain yang berbeda.
Histon :kelompok protein yang berasosiasi dengan DNA, berfungsi dalam penggulungan DNA di dalam kromosom dan berperan di dalam regulasi aktivitas gen.
Inducer :senyawa berbobot rendah yang menginaktifkan repressor dengan cara berkombinasi dengannya sehingga menstimulir ekspresi gen.
Inhibitor :senyawa atau bahan yang memperlambat reaksi kimia.
Intron :bagian dari DNA gen atau tiruan basa pada gen yang tidak direpresentasikan pada RNA matang (RNA hasil transkripsi yang sudah mengalami proses pasca-transkripsi). Intron akan dibuang dari RNA hasil transkripsi primer (hasil transkripsi primer = RNA hasil transkripsi yang belum mengalami proses pasca transkripsi).
Kodon :tiga basa berurutan pada mRNA yang menyandikan jenis asam amino yang akan dirangkaikan menjadi protein.
Konjugasi :bersatunya sel seks (gamet) atau sel tunggal selama proses fertilisasi. Konjugasi pada E. coli terjadi transfer DNA satu arah yaitu sel donor (sel jantan) ke sel resipien (sel betina).
Ligase :enzim yang menyambungkan ujung dari dua utas DNA.
Ligasi :penyambungan dua atau lebih molekul DNA melalui pembentukan ikatan kovalen.
Lisis :pecahnya sel yang terjadi karena dirusaknya membran sel. Umumnya merupakan kelanjutan dari infeksi oleh virus.
Lokus :posisi tetap pada kromosom yang diisi atau ditempati oleh suatu gen atau salah satu alel dari suatu gen tersebut.
Meiosis :proses dimana jumlah kromosom sel reproduktif berkurang menjadi setengahnya (setengah dari diploid atau setengah dari jumlah kromosom sel somatik). Terjadi melalui proses pembentukan gamet pada hewan atau pada tumbuhan. Merupakan sumber keanekaragaman yang sudah terbentuk melalui rekombinasi.
Melanin :pigmen berwarna coklat gelap.
Metafase :salah satu tahap pembelahan sel dimana kromosom mengatur diri pada satu bidang ekuator. Pada metafase ini, bentuk setiap kromosom tampak jelas perbedaannya satu sama lain.
Mitosis :terpisahnya kromosom yang telah mengalami duplikasi dan pembagian sitoplasma untuk menghasilkan sel anakan (daughter cell) yang identik secara genetik.
Monomer :molekul tunggal yang dapat bergabung dengan molekul yang lebih kompleks. Asam amino merupakan monomer dari protein (asam amino dapat bergabung dengan asam amino lainnya membentuk protein). Nukleotida merupakan monomer dari asam nukleat (nukleotida dapat bergabung dengan nukleotida lainnya membentuk asam nukleat).
mRNA :RNA yang membawa informasi untuk sintesis protein. RNA yang membawa informasi dari DNA menuju ribosom.
Mutan :sel atau individu yang menunjukkan perubahan sebagai akibat mutasi. Sel atau individu yang telah mengalami mutasi.
Mutasi :perubahan DNA pada lokus tertentu dalam suatu organisme. Termasuk mutasi titik, perubahan gen tunggal maupun perubahan kromosom.
Nukleotida :unit penyusun DNA dan RNA. Nukleotida terdiri atas satu gula pentosa, satu basa nitrogen dan satu gugus fosfat.
Operon :sekelompok gen yang membentuk satu unit regulasi. Sekelompok gen yang berada dalam satu unit transkripsi yang berada dalam satu sistem regulasi. Satu operon mengandung satu operator, satu promotor dan gen-gen structural. Transkripsi gen dalam satu operon menggunakan hanya satu promotor.
PCR :Polymerase Chain Reaction suatu reaksi in vitro untuk menggandakan jumlah molekul DNA pada target tertentu dengan cara mensintesis molekul DNA baru yang berkomplemen dengan molekul DNA target tersebut dengan bantuan enzim dan oligonukleotida sebagai primer dalam suatu thermocycler.
Plasmid :heredity determinant di luar kromosom. Molekul DNA yang berada dalam keadaan otonomi di dalam sel bakteri, bereplikasi sendiri (berupa replikon), ditransfer terpisah dari kromosom. Beberapa plasmid, misalnya plasmid F dapat menyisip pada kromosom.
Polimer :senyawa yang tersusun atas banyak subunit yang lebih kecil, dihasilkan dari proses polimerisasi. Contoh: DNA dan RNA merupakan polimer dari nukleotida (DNA dan RNA = polinukleotida). Nukleotida merupakan monomer dari DNA atau RNA.
Polimerase :enzim yang mengkatalisis pembentukan DNA atau RNA. DNA polimerase mengkatalisis sintesis DNA. RNA polimerase mengkatalisis pembentukan RNA.
Polinukleotida :rangkaian dua atau lebih nukleotida. DNA dan RNA merupakan polinukleotida.
Polipeptida :rangkaian dua atau lebih asam amino dan satu atau lebih gugus peptida. Dinamakan dipeptida bila mengandung dua asam amino, tripeptida bila mengandung tiga asam amino dan seterusnya bergantung pada jumlah asam amino penyusunnya.
Promotor :sekuen nukleotida atau urutan nukleotida pada DNA dimana RNA polimerase akan menempel padanya (menempel pada promotor) dan memulai atau menginisiasi proses transkripsi.
Rekombinan :kombinasi baru. Hasil dari proses rekombinasi.
Rekombinasi :proses produksi rekombinasi gen yang tidak ada pada individu tetua sebelumnya. Proses pembentukan kombinasi baru.
Replikasi :proses penggandaan atau proses duplikasi yang terjadi melalui pengkopian cetakan. Misalnya, reproduksi DNA terjadi melalui proses replikasi.
Replikon :unit replikasi. Unit yang dapat bereplikasi sendiri. Kromosom dan plasmid merupakan replikon.
Ribosom :salah satu organel di dalam sitoplasma dimana pada ribosom ini protein disintesis.
RNA :ribo-nucleic-acid atau asam ribonukleat. Secara umum, RNA merupakan hasil dari transkripsi menggunakan DNA sebagai cetakan. Ada tiga jenis RNA yaitu mRNA yang membawa informasi genetik untuk sintesis protein, rRNA yang merupakan penyusun ribosom (sebagai bahan dari ribosom, ribosom merupakan asosiasi rRNA dan protein), tRNA yang berfungsi untuk membawa asam amino menuju ribosom.
Transduksi :proses masuknya DNA ke dalam sel bakteri melalui perantaraan virus atau fage. Rekombinasi DNA di dalam sel bakteri melalui perantaraan virus atau fage.
Transformasi :proses masuknya DNA dari lingkungan ke dalam sel bakteri. Perubahan bakteri secara genetik yang terjadi atau yang dilakukan dengan memasukkan DNA asing ke dalam sel bakteri.
Transgenik :organisme yang telah berubah secara genetik sebagai akibat telah masuknya DNA asing ke dalam genomnya. Organisme yang mengandung DNA yang berasal dari organisme lain. Contoh: tanaman kapas-bt merupakan tanaman transgenic karena tanaman kapas-bt telah mengandung gen yang berasal dari organisme lain (dalam hal ini mengandung gen yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis).
Transkriptase balik :enzim yang mengkatalisis sintesis DNA menggunakan RNA cetakan.
Triploid :organisme atau sel yang mempunyai tiga set kromosom (3n). jaringan endosperma jagung merupakan kumpulan sel triploid yaitu mengandung 3 set kromosom.