Terumbu Karang

PENDAHULUAN

Dewasa ini kandungan karbohidrat makanan orang amerika rata – rata 45% dari jumlah kalori yang dikonsumsi; angka ini menunjukkan penurunan banyak 25% - 30% semenjak tahun 1900 (Gortner,1975). Sekitar 60% dari karbohidrat tersebut merupakan karbohidrat yang dapat diserap dalam bentuk polisakarida (terutama pati tanaman); ada penurunan banyak 75% bila dibanding pada tahun 1900 (friend, 1976). Karbohidrat lainnya hampir semuanya merupakan sucrose dan lactose (gula susu) yang berasal dari buah – buahan, air susu, gula pasir dan lain – lain. Orang Amerika mengkonsumsi 102 lebih (sekitar 45 kg) sucrose/tahun, belum termasuk tambahan dari bahan – bahan makanan yang diproses (Whitney dan Hamilton, 1981). Yang dimaksud dengan bahan makanan yang diproses antara lain soda pop, kembang gula (17,4 lb= 7,8 kg), sirop dan gandum untuk makan pagi (breakfast cereals); juga diperoleh dari bahan – bahan makanan lain, dari kecap sampai bumbu salad.

Dewasa ini proporsi karbihidrat dapat diserap berupa disakarida dan monosakarida lebih besar daripada awal abad ini ( kira – kira 40 % dari dibanding 25 %)(Friend, 1976); banyak peningkatan konsumsi gula dan penurunan konsumsi  biji – bijian, umbi umbian (tempat penyimpanan karbihidrat makanan ). Proporsi karbohidrat yang tidak dapt diserap atau serat bahan makanan menurun proporsinya dibanding konsumsi karbohidrat kompleks.

National Research Council (NRC) dari National Academic Of  Science (NAS) Dewasa ini merekomendasikan pola yang sebaliknya dalam konsumsi karbohidrat atau mendekati pola pada tahun 1900 yaitu 50 % sukrosa da gula (10% kalori) dan lebih banyak serat. Sebab – sebab perubahan tersebut erat hubungannya dengan : (A) potensi adanya problem bila konsumsi sucrose dan glucose tinggi (B) usaha untuk menurunkan konsumsi lemak yang erat hubungannya dengan kanker dan ateros klerosis.

Metabolisme karbohidrat dan fungsinya

Metabolisme Glukosa

Masuknya (influx) glukosa kedalam darah, meningkatkan kadar glucose darah , yang menyebabkan terekresinya insulin dari pancreas dan menurunkan sekresi glukagon selanjutnya meningkatkan pengambilan glucose oleh hati dan urat nadi daginng dan jaringan lemak . juga merangsang sintesis glikogen dalam hati dan urat daging dengan jalan mengirangi produksi cyclic  Adenin Monofosfat (CAMP) dan proses fosforiloasi atau sintesis glokogen yang aktif. Dalam proses yang sama , aktifitas fosforilase glikogen di kurangi . sintesis dan penyimpanan glikogen terbatas secara fisik , oleh kaera sifat molekul glikogen yamg sangat voluminous (terhidrasi) dan diperkirakan tidak lebih 10-15 jam setara energi glukosa dapat disimpan dalam hati ( sekitar 100 g). dalam kondisi pengambilan/konsumsi glukosa maksimal ada kemungkinan lebih bbanyaj dari glikogen (sekitar 0.5 kg) yang diencerkan dalam masa jarring yang lebih besar. Disimpan dalam urat daging (total)

            Kelebihan glucose akan dikonversi menjdi asam-asam lemak dan trigliserida yang terbentuk dalam hati dibebaskan kedalam plasma  very low density lipoprotein (VLDL) yang akan diambil oleh jaringan lemak untuk disimpan

            Kalau influx glucose dari intestine berhenti (terutama penyerapan karbohidrat makanan) kadar glues dalam darah akan menurun dan memberi isyarat untuk mengambil langkah proses kebalikan dari yang disebutkan seperti pada sekresi hormon oleh pangkreas . sekarang (dalam keadaan kebalikan ini) glukagon dibebaskan dan sekresi insulin sangat dikurangi . glukagon akan dimobilisasi glikogen dalam hati melalui system cAMP-protein kinase dan meningkatkan system enzim yang dibutuhkan kalu karbohidrat tidak segera tersedia ,glukagon juga dapat melepaskan lemak da trigiserida yang disimpan dalam jaringan lemak norepirepin dibebaskan dari ujung-ujung syaraf simpatetik mungkin lebih penting dan dengan demikian tidak ada insulin.

PEMBAHASAN

Anabolisme Karbohidrat

Anabolilsme merupakan suatu ranngkaian proses pembentukan senyawa organic komplek dari komponen sederhana yang berlangsung dalam sel. Jadi anabolisme adalah reaksi analisasi karbon menjadi karbohidrat.

1.      Fotosintesis

Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

 Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis

Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).

H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3.      Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

A.    Reaksi Terang

Reaksi terang adalah reaksi fotosintesis yang terjadi dalam membrane grana, terdiri dari pengnuraian reaksi air (fotolisis) oleh adanya pengaruh energi cahaya, dan pereaksi pempentukan ATP dalam system sitokrom kloroplas.

            Cahaya dengan panjanng gelombang 400 nm – 700 nm yang diserap oleh kllorofil akan menggerakkan electron dari air kepenerima (ekseptor) yang disebut NADP (Nikotianida Asdenin Dinukleotida Phospat) menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang electron H⁺ . NADPH menyimpan elekyron berenergi tinggi untuk sementara waktu.

            Fotolisis adalah pemecahan molekul air (H₂O) yang terionisasi menjadi molekukl oksigen (O₂), ion Hidrogen, dan electron. Selanjidnnya oksigen dibebaskan, sedangkan ion H⁺ direduksi menjadi NADPH₂ untk selanjudnya dibawa kereaksi gelap.

            Electron yangn dibebaskan dari hydrogen ditangkap oleh klorofil dan kemudian dan kemudian secara berrgantian dipindahkan secara berantai dalam sitokrom kloroplas untuk membentuk ATP. ATP kemudian digunakan dalam reaksi gelap.

            Dalam klolroplas terdapat dua system yang yang berperan dalamm reksi terang foptosintesis. Kedua sistem tersebut berperan dalam pemindahan elektron. Sistem pertama disebut fotosistem I. Fotosistem I adalah fotosintesis dengan klorofil a dan pusat reaksi P – 700. fotosistem I juga merupakan fotosistem dengan menggunakan energi cahaya terbaik denganpanjang gelombang 700nm. Fotosistem I berfungsi untuk membentuk ATP.

            Pada fotosistem I, alliran elektron bersifat siklis, energi cahaya digunakan untuk membawa elektron dari foto sistem I, menuju sistem transpor elektron, dan kembali kefotosistem I. Reaksi siklis merupakan serangkaian reaksi kekurangan elektron pada klorofil yang di isi oleh elektrao yang sama setelah melalui koenzim sitokrom. Pada reaksi siklis terbentuk ATP saja.

            Fotosistem II adalah fotosintesis dengan pusat reaksi P – 680 atau pusat fotosistem dengan menggunakan pusat reaksi a pada panjang gelombang 680 nm. Fotosistem II berfungsi untuk mereduksi  ion Hidrogen menjadi molekul hidrogen  yang diterima oleh NADP⁺ menjadi NADPH₂ melalui jalur klorofil a yang melepaskan elektron berenergi tinggi ke koenzim selain sitokrom.

            Pada fotosistem II, aliran elektron bersifat nonsikklis. Pada jalur non siklis, aliran elektro darai air menuju kefotosistem II dan masuk kefotosistem I. Reaksi monosoklik merupakan serangkaian reaksi penngisian kekurangan elektro klorofil yang di isi oleh elektron lain dari  peristiwa fotolisis air. Pelepasan elektri terjadi ketika P – 680 sebagai pusat reaksi yang menyerap cukup energi cahaya untuk melepaska elektron. Masuknya energi kedalam fotosistem II memacu terjadinya fotolisis air menjadi oksigen, ion hidrogen, dan elektron. Jadi dalam  sistem reaksi noklisis NAPDH⁺ menerima 2 elektro dan membentuk NAPDH.

Proses reaksi terang dapat digambarkan dalam bagan berikut.

B. Reaksi Gelap

reaksi gelap juga disebut dengan siklus celvin reaksi gelap merupaka sintesis molekul CO2 yang difiksasi dari udara dengan molekul hidrogen yang diperoleh dari reaksi terang tampa adanya pengaru cahaya .reaksi gelap berlangsung setelah reaksi terang selesai. Lpemasukan karbon dioksida dalam senyawa organik dikenal sebagai fiksasi karbon yang kemudian akan mereduksi karbon yang terfiksasi . energi pereduksian berasal dari NAPDH . dalam pengubahan karbon dioksida menjadi karbohidrat diperlukan energi ATP  yang diperoleh dari reaksi terang . jadi, siklus kelvin membentuk gula dengan bantuan NAPDH danATP yang dihasilkan dari reaksi terang.

Reaksi gelap fotosintesis meliputi serangkaian reaksi yaitu fiksasi CO2 oleh senyawa RBP (riboluse biphosphat), penggabungan glukosa . pada akhirnya akan terbentuk kembali senyawa RBP. Selanjutnya molekul-molekul glukosa akan terankai menjadi senyawa amilum. Peristiwa reaksi gelap fotosintesa terbentuk dalam bagian kloroplas yang disebut dengan stroma.

Dari penjelasan reaksi terang dan gelap tersebut , secara keseluruhan dapat dituliskan sebagai berikut.

1.      reaksi terang digrana kloroplas

24℮− + 24 H2 O + 14 NADP+ 12 ADP + 12 Pi→

6 O₂ + 12 NADPH₂ + 12 ATP

2.      Reaksi gelap distroma kloroplas

6 CO₂ + 6 RuDP + 12 NADPH₂ + 12 ATP →C₆H₁₂O₆ + 6 RUDP + 12 NADP

6 CO_{2 +} 12 NADPH_{2 + 12} ATP→ C₆H₁₂O₆ + 12 NADP + 12 ADP + 12 Pi

Jadi reaksi reaksi fotosintesis secara keseluruhan adalah sebagai berikut

24 e^- + 24 H₂O +6 CO₂→ C₆H₁₂O₆ + 12 H₂O + 6O₂

24 e^- + 24 H₂O +6 CO₂→ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Kondisi lingkungan yang berbeda membuat cara fotosintesis berbeda pula. Tumbuhan C_{6 ,} misalnya padi ,gandum, dan bunga matahari membentuk 3 karbon PGA sebagai senyawa pertama . sedangkan tumbuhan C_4. tumbuhan yang membentuk senyawa antara berupa 4 asam oksalosetat. Tumbuhan C₄. misalnya jagung dan tebu.

Daun tumbuhan C₄ yang terkena panas akan menggulung mengefektifkan kerjanya . tumbuhan C₄ mengikat karbon dioksidsa di 2 tempt yang berbeda yaitu dimesofil daun dan disel-sel berkas pengangkutan pada tulang daun . dengan demikiian tumbuhan C₄ lebih efektif dalam menghasilkan karbohidrat dibanding tumbuhan C_{3 .}

Tumbuhan yang hidup ditempat kering misalnya kaktus mempunyai cara yang berbeda pula . tumbuhan golongan ini disebut dengan CAM (crassulacean Acid Metabolism) . tumbuhan cam mengikat karbon 2 kali pada tempat yang sama dengan waktu yang berbeda . kaktus membuka stomata pada malam hari. Hasil senyawa antara disimpan dalam vakuola sentral dan digunakan dalam fotosintesis hari berikutnya. Tumbuhan CAM dapat hidup ditempat yang sangat panas karena tumbuhan ini berungkali mengikat karbon dioksida yang terbentuk pada respirasi aerop. Akibatnya tumbuhan dapat bertahan hidup walupun metabolisme rendah sehingga pertumbuhannya terhambat.

            Fotosintesis dipengaruhi faktor luar dan dalam . faktor luar adalah yang berada dalam berada diluar tubuh tumbuhan . misalnya konsentrasi karbon dioksida , intensitas cahaya , air, suhu dan tersedianya unsur. Faktor dalam adalah yang berasal dari diri tumbuhan itu sendiri, misal struktur daun dan penimbunan sejumlah besar hasil fotosintesis dalam k;loroplas.

C.kemosintesis

Kemosintesis adalah proses anabolisme karbon yang menggunakan energi kimia dan terjadi pada organisme autotrof. Jadi, kemosintesis tidak memerlukan cahaya sebagai sumber energi . namun kedua proses tersebut mempunyai kesamaan , yaitu reaksi yang mengubah tenaga , membutuhkan elektron, serta donor hidrogen sumber karbon (karbon dioksida) dan energi. Organisme autotrof menghasilkan senyawa organik yang dibutuhkan dari zat-zat anorganik dengan bantuan energi kimia .

Perbedaan mendasar dari kedua proses diatas adalah sumber elektron dan hidrogen . sumber elektron dan hidrogen pada fotosintesis adalah adalah fotolisis . sedangkan pada kemosintesis adalah suptansi anorganik.

Beberapa bakteri dapat mengadakan asimilasi C waupun tidak punya klorofil . sumber energinya berasal dari reaksi kimia (bukan cahaya) senyawa organiknya berasal dari bahan-bahan organik dengan bantuan energi kimia.

Bakteri yang mempunyai kemampuan kemosintesis disebut bakteri kemoaototrof. Bakteri Nitrosomonas dan nitrosococus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH₃ atau tepatnya  NH₃  yang telah membentuk senyawa  ammonium karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi.

                       Nitrosomonas
(NH4)₂CO₃ + 3 O₂ ——————————> 2 HNO₂ + CO₂ + 3 H₂O +
    Nitrosococcus

Bakteri belerang dapat mengoksidasi hydrogen dalam asam sulfida untuk memperoleh tenaga guna untuk mensintesis karbohidrat.

                        Bakteri

CO₂ + 2 H₂S——————————> ( CH₂O + H₂O +  2S)

                        Belerang

Bakteri nitrogen yang lain , nitrobakter mengubah nitrit menjadi nitrat dengan reaksi sebagai berikut.

                        Nitrobakter

Ca(NO₂)₂ + O₂ ——————————>Ca(NO₃)₂ + energi

Bakteri mengoksidasi  nitrit menghasilkan energi melalui reaksi.

NO₂^- + n ADP + n Pi + H₂O——————————>NO₃^- + n ATP + 2 H⁺ 

Bakteri besi ferrobacillus novellas menghasilka energi melalui reaksi sebagai berikut.

4 FeCO₃ + 6 H₂O——————————>4 Fe (OH)₃^- + NO3 + nATP + energi

            Bakteri belerang thibacillus novellus menghasilkan energi melalui reaksi.

Na₂S₂O₃ + 2O₂ + H₂S——————————>Na₂SO₄ + H₂SO₄ + energi

            Bakteri-bakteri tersebut dapat hidup dan berkembang biak tampa tersedia media organik karena dapat menghasilkan C. Energi yang terbentuk dari reaksi kimianya relatif kecil dibandingkan dengan energi reaksi cahaya sehingga hasil asimilasinya juga kecil.

KESIMPULAN

1.    .Anabolilsme merupakan suatu ranngkaian proses pembentukan senyawa            organickomplek dari komponen sederhana yang berlangsung dalam sel

2.    Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengaturvolume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

3.    tumbuhan C₄ mengikat karbon dioksidsa di 2 tempt yang berbeda yaitu dimesofil daun dan disel-sel berkas pengangkutan pada tulang daun . dengan demikiian tumbuhan C₄ (misalnya jagung dan tebu)  lebih efektif dalam menghasilkan karbohidrat dibanding tumbuhan C_{3 .}( misalnya padi ,gandum, dan bunga matahari)

4.      Kemosintesis adalah proses anabolisme karbon yang menggunakan energi kimia dan terjadi pada organisme autotrof

5.      Bakteri yang mempunyai kemampuan kemosintesis disebut bakteri kemoaototrof. Bakteri Nitrosomonas dan nitrosococus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH₃ atau tepatnya  NH₃  yang telah membentuk senyawa  ammonium karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi.

DAFTAR PUSTAKA

Maria dan Linder, 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme.                                                  Universitas Indonesia. Jakarta

Muhammad W, 1985. Biokimia Metabolisme Energi Karbohidrat dan Lipid. Institut Teknologi Bandung. Bandung

Aninomaus. 1994. Biologi Kelas XII SMA. Jakarta