Metabolisme SEL

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. Prosesproses ini lebih dikenal dengan istilah Metabolisme.

.. .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.

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

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.

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

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

Sifat Enzim
1. 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

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

3. 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

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

Aktifitas enzim
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
1. 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 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.

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

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

4. 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.
Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH

5. 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. Pengertian

Metabolisme sangat penting bagi makhluk hidup untuk kelangsungan hidupnya.

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup,

mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan tubuhnya sangat

kompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses sebagai berikut.

1. Anabolisme

Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawasenyawa organik.

2. Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa

organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi

yang sederhana maupun reaksi yang rumit.

Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan

dan  manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara

anabolisme dan respirasi katabolisme.

Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi

metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh

dinamakan metabolomika.

Enzim

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam

protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein.

Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut.

1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.

2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.

Secara kimia enzim terdiri atas dua bagian (enzim lengkap/holoenzim), yaitu bagian

protein (apoenzim) dan bagian bukan  protein (gugus prostetik) yang dihasilkan dalam sel

makhluk hidup. Jika gugus prostetiknya berasal dari senyawa organik kompleks (misalnya,

NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B) disebut koenzim, apabila berasal dari senyawa

anorganik (misalnya,besi, seng, tembaga) disebut kofaktor. Enzim disintesis dalam bentuk calon

enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat.

Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu

peptidanya untuk  membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini

disebut zimogen.

Enzim memiliki sifat khusus, yaitu hanya dapat mengakatalisis suatu reaksi tertentu,

sebagai contoh enzim lipase hanya dapat mengkatalisis reaksi perubahan dari lemak menjadi

gliserol dan asam lemak.

Sifat-sifat enzim sebagai berikut.

a. Enzim mengalami denaturasi/kerusakan pada temperatur tinggi.

b. Efektif dalam jumlah kecil.

c. Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung.

d. Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya mempercepat reaksi.

e. Spesifik untuk reaksi tertentu.

Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktivitas enzim sebagai berikut.

1. Temperatur atau suhu

Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akan

terhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menurun dan enzim

menjadi rusak.

2. Air

Air berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pada waktu biji dalam keadaan kering

kegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mulailah biji

berkecambah.

3. pH

Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembali

menjadi substrat.

4. Hasil akhir

Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu konstan. Misal, kegiatan pada awal

reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir

(banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim.

5. Substrat

Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubungan

yang sebanding antara substrat  dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pH

konstan, dan temperatur konstan. Jadi, apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, maka

hasil akhir juga dua kali lipat.

6. Zat-zat penghambat

Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim. Contoh,

garam-garam dari logam berat, seperti raksa.

Perlu Anda ketahui juga penamaan enzim pada umumnya disesuaikan oleh nama

substrat yang dipecah atau dikatalisis oleh enzim dan biasanya diberi akhiran  -ase.Beberapa

jenis enzim dan peranannya dapat Anda lihat dari tabel berikut.

C. 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.

1. Respirasi

Respi rasi  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 Tr i fosfat  (ATP) dan CO2 ser t a H2O (sebagai 

hasi l  si sa) .

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

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.

D. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme 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.