Daftar Isi
Pengertian Metabolisme
Setiap makhluk hidup pasti akan mengalami proses metabolisme. Semua bahan makanan yang ada di dalam tubuh seperti glukosa, asam amino, dan asam lemak dapat menjadi sumber energi (ATP). Caranya adalah dengan melakukan transformasi energi melalui proses metabolisme yang berlangsung di dalam sel tubuh. Energi antara lain berguna untuk otot, sekresi kelenjar, memelihara membrane potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel.
Secara bahasa kata “metabolisme” berasal dari bahasa Yunani μεταβολισμος atau dibaca metabolismeos yang artinya perubahan. Metabolisme merupakan proses kimia yang terjadi didalam sel atau tubuh makhluk hidup, termasuk di tingkat selular untuk mempertahankan kelangsungan hidup.
Metabolisme disebut juga dengan reaksi enzimatis, karena selalu menggunakan enzim sebagai bioketalisatornya. Mengapa demikian? Karena enzim dibutuhkan untuk memperlancar proses metabolisme, tanpa enzim proses ini tidak akan berjalan dengan baik alias terhambat. Dengan kata lain control dari metabolisme yang terus berjalan dalam tubuh makhluk hidup bergantung pada aktivitas enzim.
A. Enzim
Enzim merupakan biokatalisator, yaitu senyawa organik yang mempercepat reaksi kimia. Enzim yang lengkap disebut holoenzim. Holoenzim terdiri dari dua komponen, yaitu Apoenzim (protein) dan gugus prostetik inonprotein).
Apoenzim adalah bagian enzim yang aktif, yang disusun oleh protein.
Gugus prostetik adalah bagian dari enzim yang tidak aktif, disusun oleh non protein. Gugus prostetik terdiri dari kofaktor (senyawa anorganik berupa unsur logam, misalnya Fe, Mg, dan Na) dan koenzim (senyawa organik non protein, misalnya Vitamin B).
1. Sifat-Sifat Enzim
- enzim merupakan biokatalisator, yang mempercepat reaksi tapi tidak ikut bereaksi,
- enzim merupakan protein yang bersifat tennolabil yang akan rusak pada suhu yang tinggi,
- enzim mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi,
- enzim bekerja spesifik, artinya hanya bekerja pada senyawa tertentu,
- bersifat bolak-baik (ikut bereaksi dan terbentuk pada akhir reaksi).
2. Cara Kerja enzim
a. Teori Kunci dan Anak Kunci (Lock and Key)
Teori ini menunjukkan cara kerja antara enzim dan substrat bersatu seperti kunci dan anak kunci. Enzim terdapat suatu sisi untuk bergabung dengan substrat yang disebut active site (sisi aktif). Sisi aktif merupakan tempat melekatnya molekul substrat. Selama reaksi berjalan, enzim dan substrat bergabung membentuk kompleks enzim substrat. Akhir setelah bereaksi, hasil reaksi tidak bersatu dengan enzim.
b. Teori Kecocokan Terinduksi (lnduced Fit Teori)
Sisi aktif enzim, saat bereaksi berubah sesuai bentuk substrat. Sisi aktif enzim memiliki struktur yang bersifat fleksibel yang menyesuaikan dengan substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim-substrat. Setelah reaksi selesai enzim dapat digunakan untuk reaksi dengan subtrat yang lain.
3. Faktor-Faktor yang Mepengaruhi Kerja Enzim
Substrat, enzim bekerja pada substrat tertentu. Kerja enzim dipengaruhi oleh banyaknya substrat sehingga hasil enzim juga dipengaruhi oleh banyaknya substrat.
Temperatur atau suhu, enzim bekerja pada suhu tertentu atau suhu optimum yang maksimal memengaruhi kerja enzim. Jika suhu turun atau rendah, dapat mengakibatkan aktivitas enzim menjadi kurang maksimal atau berhenti. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas kerja enzim akan menurun karena enzim menjadi rusak.Enzim berupa protein pada suhu yang tinggi akan mengalami denaturasi.
Air, adanya air dapat mengaktifkan enzim untuk bereaksi.
pH, pH dapat memengaruhi aktivitas enzim. Tiap enzim umumnya memiliki kisaran pH yang berbeda-beda biasanya mendekati netral antara 6-8. Perubahan pH dapat memengaruhi perubahan protein pada sisi aktif enzim. Bila pH terlalu rendah atau terlalu tinggi maka kerja enzim menjadi kurang maksimal.
Jenis-jenis Metabolisme
Katabolisme
Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana yang disertai dengan pembebasan energi.
Energi di dalam tubuh bersala dari pemecahan karbohidrat atau katabolisme karbohidrat. Katabolisme karbohidrat adalah proses pemecahan glukosa yangmenghasilkan energi dalam bentuk ATP dan menghasilkan sisa berupa C02, dan air (H20).
Proses katabolisme ini terjadi di dalam sel, sehingga proses ini disebut respirasi sel. Respirasi sel berdasar ada tidaknya oksigen dibedakan menjadi dua, yaitu respirasi aerob (membutuhkan oksigen) dan respirasi anaerob (tidak membutuhkan oksigen).
1. Respirasi Aerob
Respirasi aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Respirasi aerob dibedakan menjadi tiga tahapan, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif (siklus Krebs/siklus asam sitrat), dan fosforilasi oksidatif (rantai transpor elektron/rantai respiratori).
a. Glikolisis
Glikolisis merupakan suatu proses reaksi pengubahan senyawa glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Jadi, glikolisis menghasilkan dua asam piruvat, 2 molekul NADH elektron berenergi tinggi, dan menghasilkan 2 molekul ATP yang merupakan energi bagi organisme tiap molekul glukosa.
Asam piruvat hasil dari glikolisisakan masuk dalam siklus Kreb untuk diubah menjadi karbon dioksidajika terdapat oksigen. Apabila tidak ada oksigen asam piruvat akan masuk dalam respirasi anaerob.
b. Siklus Krebs
Siklus Krebs adalah siklus pemecahan asam pimvat hasil dari glikolisis menjadi karbon dioksida dan air yang berlangsung secara aerob. Hasil siklus Kreb, yaitu 4 C02, 6 NADH2, 2 FADH2, dan 2 ATP.
c. Transpor elektron
Transpor elektron adalah proses pelepasan elektron berenergi tinggi dari NADH2 dan FADH2 pada glikolisis dan siklus Krebs yang menghasilkan H20 yang berlangsung dalam kondisi aerob. Pada transpor elektron akan terjadi pelepasan energi berupa ATP dan hidrogen.
Hidrogen yang dilepaskan pada trasnpor elektron berenergi tinggi akan bergabung dengan akseptor hidrogen untuk dibawa ke rantai transpor elektron. Energi dilepaskantersebut dan hidrogen akan bereaksi dengan 02 menjadi H20. Energi yang dihasilkan selama transpor elektron adalah 34 ATP.
Hasil bersih ATP selama respirasi aerob adalah 2 ATP (glikolisis) + 2 ATP (siklus Krebs) + 34 ATP (transpor elektron) = 38 ATP.
2. Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi Asam piruvat hasil dari glikolisis jika tidak ada oksigen akan masuk dalam repirasi anaerob. Respirasi anaerob disebut juga proses fermentasi karea tidak mebutuhkan oksigen. Fermentasi dibedakan menjadi dua macam yaitu fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol.
Fermentasi asam laktat adalah fermentasi asam piruvat menjadi asam latat Asam piruvat di dalam sel otot akan diubah menjadi CO2 dan asam laktat yang membebaskan energi. Penumpukan asam laktat menyebabkan otot menjadi terasa pegal.
Fermentasi alkohol adalah fermentasi yang mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi. Respirasi anaerob ini energi yang dihasilkan hanya 2 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa.
Perbedaan respirasi aerob dengan respirasi anaerob
Anabolisme
Anabolisme adalah proses penyusunan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks. Anabolisme memiliki beberapa jenis yaitu :
Anabolisme karbohidrat yang termasuk proses fotosintesis, siklus Calvin (proses penggunaan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula), kemosintesis (penyusunan bahan organic dengan menggunakan energi dari pemecahan senyawa kimia.
Anabolisme lemak yang juga disebut lipogenesis yang terjadi di dalam sitoplasma yang memiliki enzim kompleks yaitu asam lemak sitetase. Lemak dapat disintesis dari protein dan karbohidrat. Sintesis lemak biasanya berlangsung di rektikulum endoplasma.
Anabolisme protein yang tersusun atas senyawa asam amino. Penyusun gugus amino –NH2pada suatu substrat disebut aminasi. Ada dua cara sintesi protein yaitu, reaksi animasi reduksi dan reaksi transaminasi.
Reaksi aminasi reduksi, diantaranya:
- aminasi dari asam oksaloasetat akan menghasilkan asam aspartat
- aminasi dari asam piruvat akan menghasilkan alanin.
Reaksi transaminasi, diantaranya :
- Reaksi yang melibatkan satu gugus amino dari satu asam amino ke suatu asam α-ketoglutamat dan asam amino baru
Anabolisme Pada Tumbuhan
1. Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses penyusunan senyawa organik (glukosa/amilum) dari senyawa anorganik (CO2 dan H20) dengan bantuan cahaya matahari, organisme yang mampu melakukan proses fotosintesis adalah organisme yang memiliki klorofil. Tumbuhan mampu melakukan fotosintesis karena disusun oleh sel-sel yang mengandung klorofil.
Proses fotosintesis pada tumbuhan berlangsung me alui dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
Reaksi terang adalah reaksi dalam proses fotosintesis yang memerlukan cahaya. Reaksi terang berlangsung di dalam grana kloroplas.
Pada reaksi terang, cahaya digunakan untuk pemecahan air menjadi hidrogen dan oksigen reaksi ini disebut fotolisis air. Hidrogen akan digunakan untuk membentuk karbohidrat pada reaksi gelap, sedangkan oksigen akan dilepaskan ke lingkungan. Hasil dari reaksi terang, yaitu . NADPH2, ATP, dan 02.
Reaksi gelap disebut dengan siklus Calvin karena di temukan oleh Melvin Calvin. Reaksi gelap merupakan reaksi dalam proses fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya. Pada reaksi gelap terjadi proses pembentukan karbohidrat/gula dari hidrogen hasil dari reaksi terang dan karbon dioksida. Reaksi gelap terjadi di stroma kloroplas. Tahap reaksi yang teljadi dalam reaksi gelap tercantum sebagai berikut.
Fiksasi CO2 oleh molekul RuBP (ribulosa bifosfat) menjadi asam fosfogliserat (PGA).
Reduksi PGA untuk membentuk PGAL (fosfogliseraldehid) dengan menggunakan energi ATP danNADPH2 dari reaksi terang.
PGAL akan dihasilkan 12 PGAL setelah 6 putaran siklus 2 PGAL digunakan membentuk glukosa. sedangkan sisanya 10 molekul PGAL untuk membentuk kembali molekul RuBP.
2. Kemosintesis
Kemosintesis adalah proses penyusunan senyawa organik dari senyawa anorganik dengan bantuan energi kimia. Beberapa organisme mampu memfiksasi CO2 menjadi karbohidrat dengan menggunakan energi kimia. Organisme tersebut disebut organisme kemosintetik atau kemoautotrof. Contohnya bakteri Nitrosomonas dan bakteri Nitrosococcus yang memperoleh energi dengan mengoksidasi amonium karbonat menjadi nitrit, reaksinya sebagai berikut.
Perbedaan Fotosintesis dengan Kemosintesis
Fungsi Metabolisme
- Menghasilkan, energi bagi dari proses perubahan zat-zat makanan yang ada di dalam tubuh
- Zat-zat lain yang berasal dari protein berguna untuk pertumbuhan dan respirasi jaringan tubuh.
- Mengganti jaringan yang rusak atau membentuk jaringan
- Menyusun unit pembangun menjadi protein, asam nukleat dan komponen sel lainnya
Proses Metabolisme
Pada umumnya,ada 3 proses utama metabolisme yang terjadi didalam tubuh, yaitu metabolisme protein, lemak dan karbohidrat.
Metabolisme Protein
Protein terdiri dari sejumlah asam amino yang membentuk suatu untaian dengan ikatan peptide. Selain itu protein juga memiliki gugus amina –NH2 dan gugus karboksil –COOH. Dilihat dari asam amino yang terkandung, protein dapat dibedakan menjadi :
- Petida jika terdiri atas untaian pendek asam amino 2-10.
- Polipeptida jika terdiri atas 10-100 asam amino
- Protein jika terdiri atas untaian panjang lebih dari 100 asam amino.
Beberapa jenis protein, yaitu :
- Glikoprotein yaitu protein yang mengandung karbohidrat
- Lipoprotein yaitu protein yang mengandung lipid
Proses metabolisme protein berlangsung dari usus besar dalam bentuk proteosa, pepton dan polipeptida. Dalam usus, sebagian besar protein yang telah pecah bercampur dengan enzim pancreas. Enzim tersebut memecah molekul protein menjadi polipeptida kecil. Kemudian peptidase melepas asam amino yang kemudian diserap oleh dinding usus dan diedarkan dalam darah.
Dalam proses ini hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah. Asam amino akan mengganti jaringan yang rusak. Jika diperlukan dapat diubah menjadi sumber energi.
Metabolieme Lemak
Zat lemak dalam makanan yang mempunyai peranan penting dalam proses fisiologis yaitu trigliserida, posfolipid dan kolesterol. Trigliserida tersusun dari asam lemak dan gliserol sedangkan kolesterol kebanyakan berasal dari kolesterol hewan sedangkan kolesterol dari tumbuhan susah untuk diserap usus. Kolesterol makanan dalam wujud sebagai kolesterol ester.
Setelah diserap asam lemak oleh sel mukosa usus halus dengan cara difusi kemudian di dalam sel, mukosa asam lemak dan gliserol mengalami resintesis menjadi trigliserida. Kolesterol juga akan mengalami proses reesterifikasi menjadi ester kolesterol.
Trigliserida dan ester kolesterol bergabung dengan diselubungi oleh protein menjadi kilomikron. Protein penyusun selubung kilomikron disebut apoprotein. Selubung protein berguna untuk mencegah menyatunya antar molekul lemak dan membentuk bulatan besar yang dapat mengganggu sirkulasi peredaran darah.
Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat terdiri dari untaian atau rangkaian molekul glukosa. Karbohidrat adalah sumber utama energi dan panas tubuh. Sebagian besar karbohidrat berbentuk glukosa yang mendominasi sekitar 80 persen dari 100 persen dalam tubuh. Yang lainnya berbentuk fruktosa dan galaktosa, namun kedua zat ini akan segera diubah ke dalam bentuk glukosa setelah diserap. Hanya sedikit yang tetap dalam bentuk ini.
Hubungan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, Protein
Karbohidrat, lemak, dan protein saling bahubungan. Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein. Dalam tubuh kita jika karbohidrat tidak terpenuhi maka lemak akan masuk dalam proses metabolisme untuk menggantikan karbohidrat dalam menghasilkan energi.
Metabolisme lemak dari bentuk gliserol akan di ubah menjadi asam piruvat, sedangkan asam lemak akan di ubah menjadi asetil koA. Piruvat dari gliserol dan asetil koA dari asam lemak akan langsung masuk dalam siklus Krebs. Satu gram lemak akan menghasilkan 9,3 kalori.
Jika Karbohidrat dan lemak tidak memenuhi energi dalam tubuh maka yang menggantikan senyawa yang menghasilkan energi adalah protein. Protein yang tersusun atas asam amino dapat di sintesis menjadi asam piruvat, asetil koA, yang akan masuk dalam siklus Krebs untuk dihasilkan energi. 1 gram protein sama dengan 1 gram karbohidrat menghasilkan 4,1 kalori.
Nah, itu tadi sedikit materi tentang metabolisme dari admin untuk kalian para pelajar Indonesia, yang nantinya akan membawa negara Indonesia menjadi negara yang lebih maju dan sejahtera. Semoga dapat menambah ilmu dan wawasan dan bermanfaat bagi kalian para pembaca.
Dukungan kalian sangat berpengaruh dalam kemajuan website ini. Share artikel ini jika sekiranya dapat membantu orang yang sedang membutuhkan. Jangan lupa untuk selalu mampir di portal dunia suka-suka ?