Laporan Biokimia Lanjut "GLIKOLISIS DALAM SEL RAGI'

PERCOBAAN I

GLIKOLISIS DALAM SEL RAGI

I.         TUJUAN

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.      Mempelajari/mengamati proses glikolisis di dalam sel ragi dengan mengukur tinggi kolom CO₂ yang terbentuk.

2.      Mempelajari/mengamati pengaruh inhibitor seperti flourida dan arsenat terhadap proses glikolisis.

II.      DASAR TEORI

Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau 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 di sitoplasma sel.

Sepuluh reaksi glikolisis terjadi didalam sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi fosforilasi, isomerasi, dan fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul glukosa pada reaksi-reaksi ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6 difosfat dipecah oleh aldolase membentuk dihrosiaseton fosfat dan gliserildehida 3-fosfat, yang dengan mudah mengalami interkonvensi. Gliseraldehida 3-fosfat kemudian mengalami oksidasi dan fofforilasi membentuk 1-3-bisfosfogliserat, suatu asetil fosfat dengan potensi transfer fosforil yang tinggi. 3-fosfogliserat kemudian terbentuk dan ATPdihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara kedua dengan potensi transfer yang tinggi, dibentuk melalui pergeseran fosforil dan dehidrasi. ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfienolpiruvat dikonnversi menjadi piruvat.

Glikolisis pada ragi dihasilkan 4 molekul ATP (masing-masing satu dari ke-2 DPGA dan masing-masing satu dari ke-2 PEP). Jadi, hasil bersih glikolisis adalah 2 molekul ATP dari setiap molekul glukosa. Jika dalam ATP ini tersimpan 14,6 Kkal (2 x 7,3) maka kira-kira 31 % dari energi yang tersedia (47 Kkal) tersimpan dalam bentuk ATP.

Pada ragi asam piruvat didekarboksilasi (sebuah CO₂ dikeluarkan) sebelum direduksi oleh NADH. Hasilnya ialah sebuah molekul CO₂ dan sebuah molekul etanol (sebenarnya masing-masing dua molekul untuk setiap molekul glukosa yang difermentasi).

C₆H₁₂O_{6             ------>}               2C₂H₅OH    +    2CO₂

                 Glukosa                                   Etanol

Proses fermentasi alkohol merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkadung didalam glukosa masih terdapat didalam etanol (hal inilah sebabnya mengapa etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin). Proses fermentasi alkohol sangat berbahaya. Ragi meracuni diri sendiri jika konsentrasi etanol mencapai kira-kira 19 %. (hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol minuman hasil fermentasi seperti anggur, untuk membuat minuman dengan kadar alkohol yang lebih tinggi, alkohol tersebut harus dikonsentrasikan dengan distilasi). Fermentasi alkohol telah membuang sebuah karbohidrat (CH₃H₆O₃); mengoksidasi sebuah karbon dengan sempurna (menjadi CO₂) dan mereduksi lainnya (CH₃CH₂OH).

Dalam beberapa jasad renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO₂ dalam proses yang disebut fermentasi alkohol. Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikolisis sampai dengan terbentuknya piruvat. Dua tahap reaksi enzim berikutnya adalah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehide, reaksi reduksi asetaldehide menjadi alkohol. Dalam reaksi yang pertama piruvat didekarboksilasi diubah menjadi asetaldehide dan CO₂ oleh piruvat dekarboksilase, suatu enzim yang tidak terdapat dalam hewan.

Reaksi dekarboksilasi ini merupakan reaksi yang tidak reversible, membutuhkan ion Mg²⁺ dan koenzim tiamin piropospat. Dalam reaksi terakhir, asetaldehide direduksi oleh NADH dengan enzim alkohol dehidrogenase, menghasilkan etanol. Dengan demikian etanol dan CO2 merupakan hasil akhir fermentasi alkohol, dan jumlah energi yang dihasilkannya sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP (Fauziah, 2010).

III.        ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu sebagai berikut:

a.     Alat

o  Tabung reaksi

o  Pipet tetes

o  Gelas kimia

o  Gelas ukur

o  Batang pengaduk

o  Tabung peragian

o  Statif dan klem

o  Mistar

o  Penangas listrik

o  Selang

o  Stopwatch

o  Tissue

b.     Bahan

o   Larutan flourida

o   Larutan arsenat

o   Suspensi ragi

o   Larutan Ba(OH)₂

o   Larutan glukosa 2%

o   Aquades

IV.   PROSEDUR KERJA

Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.         Menyediakan 4 buah tabung peragian yang bersih dan kering dimana pada tabung 1 digunakan sebagai control positif, tabung 2 sebagai control negative, sedangkan pada tabung 3 dan 4 digunakan untuk melihat pengaruh inhibitor.

2.         Memipet ke dalam setiap tabung

Bahan	Tabung
	1	2	3	4
Suspensi ragi	14 ml	0	14 ml	14ml
Suspensi ragi yang telah didihkan	0	14 ml	0	0
Larutan Flourida	0	0	0,5ml	0
Larutan arsenat	0	0	0	0,5 ml
Larutan glukosa	2 ml	2 ml	2 ml	2 ml

3.         Setelah mencampurkan dengan masing-masing larutan tersebut, menutup tabung peragian yang terisi dengan suspense ragi kemudian membiarkan 15 menit dalam suhu kamar.

4.         Mengisi 4 buah tabung reaksi yang lain dengan larutan Ba(OH)₂ dan meletakkannya pada masing-masing ujung selang dari tabung peragian (Tabung 1, 2, 3 dan 4).

5.         Setelah 15 menit, melakukan pengukuran terhadap tinggi kolom CO₂ yang terbentuk pada setiap tabung tersebut, dan mengamati endapan yang terbentuk pada tabung yang berisi Ba(OH)₂.

V.      HASIL PENGAMATAN

Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

Pengamatan	Tabung 1	Tabung 2	Tabung 3	Tabung 4
	Kontrol (+)	Kontrol ( -)	+ Flourida	+ Arsenat
Tinggi kolom mula-mula	4 cm	4 cm	4 cm	4 cm
Tinggi kolom CO2 yang terbentuk	2,2 cm	0,3 cm	2 cm	2,5 cm
Adanya endapan	+ + +	-	+	+ +

Keterangan  :

o      + + +          =     Terdapat banyak endapan

o      + +             =     Terdapat endapan

o      +                 =     Terdapat Sedikit endapan

o      -                  =     Tidak terbentuk endapan

·      Persamaan Reaksi

-          C₆H₁₂O_6(aq)      ------>        2C₂H₅OH_(aq)    +    2CO_2(g)

-          Ba(OH)_2(aq)    +    CO_2(g)     ------>      BaCO_3(s)   +   H₂O_(aq)

VI.   PEMBAHASAN

Glikolisis adalah serangkaian rekasi biokimia dimana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. 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 di sitoplasma sel (Fauziah, 2010).

Percobaan ini dilakukan bertujuan untuk mempelajari atau mengamati proses glikolisis di dalam sel ragi dengan mengukur tinggi kolom CO₂ yang terbentuk serta mempelajari atau mengamati pengaruh inhibitor seperti flourida dan arsenat terhadap proses glikolisis.

Pada percobaan ini, digunakan ragi atau sel ragi sebagai tempat berlangsungnya proses glikolisis. Ragi (Saccharomyces cereviceae) merupakan zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi mikroorganisme tersebut. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Sama halnya dengan proses glikolisis secara aerob, proses fermentasi pada percobaan ini juga membutuhkan enzim untuk mengubah glukosa menjadi alkohol dan CO₂, enzim tersebut yaitu enzim simase yang diperoleh dari ragi. Enzim merupakan senyawa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Selain itu, percobaan ini juga akan melihat pengaruh inhibitor pada proses glikolisis. Dimana inhibitor merupakan suatu molekul atau zat yang menghambat kerja enzim (Budiyanto, 2013)

Pada percobaan ini, pertama-tama dilakukan menyiapkan suspensi ragi cara menambahkannya aquades. Dan juga menyiapkan suspensi ragi lainnya yang dipanaskan atau dididihkan. Pemanasan ini bertujuan untuk merusak atau menonaktifkan enzim yang berada dalam ragi tersebut. Enzim mempunyai suhu optimum, dimana enzim akan bekerja optimal pada suhu tersebut dan akan rusak atau tidak bekerja pada suhu dibawah atau diatas suhu optimumnya. Setelah itu menyediakan 4 tabung peragian bersih yang telah dirangkaikan dengan kran dan selang penghubungnnya. Dimana tabung pertama digunakan sebagai kontrol positif, pada tabung ini dimasukkan 14 mL suspensi ragi tidak dipanaskan. Tabung kedua digunakan sebagai kontrol negatif, pada tabung ini dimasukkan 14 mL suspensi ragi telah mengamalami proses pemanasan. Sedangkan untuk tabung ketiga dan keempat, masing-masing dimasukkan 13,5 mL suspensi ragi yang tidak mengalami proses pemanasan, setelah itu ditambahkan dengan 0,5 mL larutan flourida pada tabung ketiga dan 0,5 mL larutan arsenat pada tabung keempat. Tujuan penambahan kedua larutan ini yaitu untuk melihat pengaruh inhibitor terhadap proses glikolisis sel ragi.

Perlakuan selanjutnya yaitu memasukkan 5 mL larutan glukosa 2% ke dalam empat tabung tersebut disecara bersamaan dan dengan segera menutup keempat tabung tersebut agar tidak ada oksigen yang masuk, hal ini bertujuan agar proses glikolisis dalam sel ragi dapat berjalan sempurna dalam keadaan anaerob sehingga menghasilkan etanol dan gas CO₂. Adapun tujuan penambahan larutan glukosa 2% secara bersamaan yaitu untuk membuat proses glikolisis dalam sel ragi ini berjalan secara bersamaan sehingga pengamatan terhadap hasil perlakuan ini dapat diperoleh secara tepat. Larutan glukosa ini berfungsi sebagai substrat yang akan diubah oleh enzim (enzim simase) dalam ragi menjadi etanol dan gas CO₂. Setelah itu, membolak balikkan keempat tabung tersebut sebanyak 4 kali dengan tujuan untuk menghomogenkan larutan yang berada di dalamnya, lalu mengukur tinggi kolom tabung tersebut sebelum terbentuk gas. Kemudian meletakkan ujung selang ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan Ba(OH)₂, dan membuka kran dari tabung peragian tersebut. Dimana tujuan penambahan Ba(OH)₂ yaitu untuk mengamati banyaknya gas CO₂ yang terbentuk dengan cara melihat kadar endapan yang terbentuk.

Perlakuan selanjutnya yaitu mendiamkan keempat tabung selama 15 menit. Dimana proses pendiaman ini bertujuan untuk memaksimalkan proses glikolisis yang terjadi dalam sel ragi. Setelah 15 menit, terbentuk gas CO₂ yang ditandai dengan bertambahnya tinggi kolom tabung peragian. Setelah itu, dilakukan proses pengukuran terhadap panjang kolom CO₂ yang terbentuk dari masing-masing tabung peragian tersebut. Adapun tinggi kolom CO_­2 yang diperoleh, untuk tabung pertama tinggi kolom CO₂ yaitu 2,2 cm, tabung kedua 0,3 cm, tabung ketiga 2 cm dan tabung keempat 2,5 cm. Berdasarkan hasil tersebut, terlihat bahwa proses glikolisis berjalan lebih baik pada tabung peragian keempat sedangkan yang paling lambat yaitu pada tabung peragian kedua. Hal ini terlihat karena semakin tinggi kolom tabung peragian maka gas CO₂ yang terbentuk semakin banyak yang berarti proses hidrolisis glukosa berjalan dengan baik. Hasil yang diperoleh ini sedikit berbeda dengan literatur, yaitu pada tabung keempat, dimana seharusnya pada tabung ini tinggi kolom CO₂ yang terbentuk tidak lebih besar dari tabung pertama, karena adanya larutan flourida sebagai inhibitor. Kesalahan ini kemungkinan dikarenakan tutup tabung yang tidak rapat dan oksigen masuk oksigen, sehingga proses terbentuknya etanol dan gas CO₂ tidak maksimal. Selain itu, percobaan ini telah sesuai dengan literatur, yaitu pada tabung pertama mengalami proses glikolisis yang baik sedangkan yang paling lambat adalah tabung peragian kedua. Hal ini karena pada tabung pertama enzim dan sel ragi masih berfungsi dengan baik, sedangkan pada tabung kedua enzim dan sel ragi telah mengalami kerusakan akibat dipanaskan sedangkan untuk tabung ketiga proses glikolisis sedikit lambat karena adanya inhibitor yang akan menghambat proses glikolisis.

Pada percobaan ini juga mengamati endapan yang terbentuk pada tabung reaksi yang berisi Ba(OH)₂. Dimana endapan merupakan endapan BaCO₃ yang berasal dari larutan Ba(OH)₂ yang bereaksi dengan gas CO₂ dari hasil glikolisis. Hasil pengamatan yang diperoleh telah sesuai dengan literatur dimana endapan BaCO₃ terbanyak ada pada tabung pertama sedangkan pada tabung kedua tidak terdapat endapan, dan untuk tabung ketiga dan keempat diperoleh endapan BaCO₃ lebih sedikit dibandingkan dengan tabung pertama.

Pada percobaan ini juga dapat diamati kadar etanol yang terbentuk dan kadar glukosa yang bersisa. Dimana menurut literatur, jika dilihat dari kadar etanol yang terbentuk, maka dapat diurutkan dari yang memiliki kadar etanol terbanyak hingga sedikit yaitu tabung pertama, tabung ketiga dan keempat serta tabung kedua. Sedangkan untuk kadar glukosa yang tersisa, diurutkan dari yang memiliki kadar glukosa terbanyak hingga sedikit yaitu tabung kedua, tabung ketiga dan keempat lalu tabung pertama. Hal tersebut saling berbanding terbalik. Hal ini karena pembentukkan etanol sejalan dengan pembentukan gas CO₂ dimana semakin baik kondisi enzim dalam sel ragi maka proses pembentukan etanol akan semakin banyak. Dan sebaliknya jika kondisi enzim tidak baik, maka kadar etanol dan CO₂ yang terbentuk sedikit sehingga kadar glukosa yang bersisa akan banyak. Kondisi enzim dipengaruhi oleh banyak faktor, yang mana pada percobaan ini dipengaruhi oleh suhu dan inhibitor (Poedjiadi, 2005).

 

VII.     KESIMPULAN

Berdasarkan tujuan dan hasil pengamatan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1.      Proses glikolisis dalam sel ragi dapat terjadi secara anaerob dengan bantuan enzim simase, menghasilkan etanol dan gas CO₂. Adapun tinggi kolom CO₂ yang terbentuk pada percobaan ini, sebagai berikut:

-       Tabung 1      :     2,3 cm

-       Tabung 2      :     0,3 cm

-       Tabung 3      :     2,0 cm

-       Tabung 4      :     2,5 cm

2.      Larutan fluorida dan larutan arsenat berfungsi sebagai inhibitor atau penghambat kerja enzim dalam memecah glukosa menjadi etanol dan CO₂. Hal ini dapat di tunjukkan dengan tinggi kolom CO₂ yang terbentuk pada masing-masing tabung, yang berbeda.