METABOLISME

Tubuh makhluk hidup layaknya sebuah mesin, memiliki alat-alat spesifik untuk  melakukan kinerja yang spesifik pula. Rutinitas makhluk hidup membutuhkan sejumlah energi  yang dijadikan bahan baku utama sebagai penggeraknya. Energi yang dibutuhkan tersebut diperoleh dari dalam tubuh yang dihasilkan melalui proses-proses yang sangat rumit. Proses proses ini lebih dikenal dengan istilah Metabolisme. 

A. ENZIM

Enzim merupakan senyawa organik jenis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator (pemercepat suatu reaksi kimia)sehingga disebut Biokatalisator. Reaksi metabolisme dalam sel sangat membutuhkan keberadaan enzim. Seluruh reaksi kimia yang membangun proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis. Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim di buat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus selalu di dalam sel.

1. Komponen penyusun enzim

Berdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu:

a. enzim sederhana

enzim dengan seluruh komponen penyusunnya adalah protein

b. Enzim kompleks / Enzim konjugasi / Haloenzim

Enzim yang komponen penyusunnya tidak hanya terdiri atas protein Apoenzim merupakan bagian dari enzin konjugasi yang berupa protein prostetik merupakan bagian dari protein konjugasi yang bukan senyawa protein gugus prostetik yang terbuat dari senyawa logam disebut kofaktor. Gugus prostetik yang terbuat dari bahan organik seperti vitamin disebut ko enzim

2. Kerja Enzim

Ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:

a. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key)

Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut:

1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat

2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi

3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah

4. Enzim + substrat →Kompleks enzim substrat →Hasil akhir + Enzim

b. teori kecocokan induksi (induced fit theory)

Bukti dari kristalografi sinar x, diketahui bahwa sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku, tapi bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi menyesuaikan bentuk substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat

ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami beberapa perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi menjadi lebih kuat. Interaksi antara enzim dan substrat disebut Induced fit.

3. Komponen Enzim

Enzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas:

Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah protein Enzim konjugasi / halo enzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan senyawa selain protein. Bagian dari enzim konjugasi yang berupa protein disebut Apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein disebut prostetik. Struktur prostetik yang terbuat dari logam disebut kofaktor, sedangkan yang terbuat dari bahan organik seperti protein disebut ko enzim

4. Jenis-jenis enzim

Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu:

1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi

2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia

3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur

4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air

5. ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih

6. Liase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa

5. Sifat Enzim

a. sebagai Biokatalisator

Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisator. Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi. Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut. Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel

b. Enzim menurunkan energi aktivasi

Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi)

c. Enzim merupakan protein

Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi

d. Enzim bekerja spesifik

Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa

6. Aktifitas enzim

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

a. Suhu

reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 – 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40^oC, dengan suhu optimum 36⁰C. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.

b. Logam berat

Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.

c. Logam

Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe.

d. pH

Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.

e. Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan. Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans.

6. Faktor dalam (faktor internal)

vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh, demikian sebaliknya. Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh.

7. keberadaan Aktivator dan inhibitor

Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat. Inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat. Ada dua macam inhibitor yaitu:

a. Inhibitor kompetitif

adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.

b. Inhibitor non kompetitif

Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim

B. KATABOLISME

Katabolisme  merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks  (organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraian  tersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimia yang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakan  oleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa.  Adenosin Trifosfat  (ATP) yang mengandung energi tinggi.

Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraian energi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi.

Respirasi merupakan proses pembebasan energi  kimia dalam tubuh organisme  melalui reaksi oksi dasi  (penambahan oksigen) pada molekul organik. Dari  peristiwa tersebut

akan dihasilkan energi  dalam bentuk Adenosin Tri fosfat  (ATP) dan CO₂ serta H₂O (sebagai  hasil  sisa) .

 

 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP→C₆H₁₂0₆ + 6O₂     

Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Glukoneogenesis  adalah pembentukan glukosa dari piruvat (Kebalikan Glikolisis Siklus Krebs,  Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. Daur Krebs merupakan  jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme,  yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Secara garis besar, tahap respirasi pada  tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs.

Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul

glukosa akan menghasilkan 38 ATP.

C. ANABOLISME

Anabolisme merupakan proses penyusunan senyawa kompleks dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Proses tersebut memerlukan energi bebas sehingga disebut juga sebagai reaksi endergonik. Contoh dari anabolisme yaitu fotosintesis dan kemosintesis.

1. Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari air dan karbon dioksida dengan bantuan energi cahaya. Proses tersebut hanya dapat terjadi pada tumbuhan berklorofil.

fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Di dalam kloroplas terdapat cairan yang disebut stroma. Di dalam stroma terdapat kantong-kantong datar yang disebut tilakoid. Satu tumpukan tilakoid berupa grana.

2. Kemosintesis

Kemosintesis merupakan proses penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari H₂O dan CO₂ dengan menggunakan energi kimia. Kemosintesis terjadi pada berbagai kelompok bakteri. Misalnya pada bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hidrogen, dan bakteri metana.

D. HUBUNGAN ANTARA METABOLISME KARBOHIDRAT DENGAN LEMAK DAN PROTEIN

Hasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliserol) dan protein (asam amino) masuk ke  dalam jalur respirasi sel pada titik-titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerja  untuk mengalirkan kelebihan zat intermedier ke dalam jalur anabolisme ke sintesis lemak dan  asam amino tertentu.

Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai hasil metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hasil dari Siklus Krebs adalah energi ATP, CO2, dan H2O. Hal itu terjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup anaerob tidak menggunakan  metabolisme Daur Krebs sebagai penghasil energinya.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan  senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena  adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan  yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.