Metabolisme

Metabolisme didefinisikan sebagai keseluruhan proses kimiawi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, dalam prosesnya metabolisme melalui tahapan-tahapan yang dikenal dengan jalur metabolisme. Jalur ini terbagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu :

1. Katabolisme, adalah reaksi pembongkaran/pelepasan/perombakan/penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Pada prosesnya reaksi ini menghasilkan sejumlah energi sel dalam bentuk kalor, oleh sebab itu reaksi ini sering pula dikatakan sebagai reaksi eksoterm. Contoh dari reaksi ini adalah respirasi seluler (aerob dan anaerob).
2. Anabolisme adalah reaksi penyusunan atau pembentukan senyawa kompeks dari senyawa-senyara yang lebih sederhana. Dalam prosesnya reaksi ini membutuhkan sejumlah energi sehingga ia dikenal dengan nama endoterm. Contoh dari reaksi ini adalah : fotosintesis, kemosintesis dan sintesis protein.

Dalam setiap prosesnya metabolisme memerlukan suatu zat guna menjalankan prosesnya, zat tersebut lebih dikenal dengan nama enzim.

Enzim

Enzim adalah biokatalisator atau suatu zat yang berasal dari makhluk hidup yang bertujuan mempercepat laju reaksi dalam proses metabolisme.

Enzim memiliki struktur yang tersusun atas 2 (dua) bagian, yaitu :

1. Bagian yang tersusun atas protein (apoenzim), bagian ini bersifat thermolabil (tidak suka akan suhu tinggi)
2. Bagian yang tersusun dari bagian non protein (gugus prostetik), bagian ini juga tersusun atas 2 (dua) bagian berdasarkan penyusunnya yaitu : Kofaktor jika penyusunnya adalah senyawa logam (anorganik) seperti Fe, Cu dan Zn serta Koenzim jika penyusunnya adalah senyawa organik seperti NADH dan Vitamin

Ciri-ciri enzim

Enzim memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

1. Enzim adalah biokatalisator
2. Tidak tahan pada suhu tinggi (thermolabil)
3. Bekerja secara spesifik (khusus)
4. Dapat bekerja bolak balik
5. Diperlukan dalam jumlah kecil
6. Dapat digunakan berulang ulang
7. Dipengaruhi oleh lingkungan

Cara kerja enzim

Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya dapat bekerja pada substrat tertentu. Terdapat 2 buah teori yang menjelaskan bagaimana enzim bekerja pada sebuah substrat untuk menghasilkan produk.

Teori pertama, teori yang mengatakan bahwa enzim hanya dapat bekerja pada substrat tertentu sehingga tidak dapat bekerja pada substrat lainnya. Teori ini dikenal dengan nama lock and key theory atau teori gembok dan anak kunci. Seperti yang kita ketahui bahwa kunci gembok hanya dapat membuka gembok yang sesuai dengan relief yang terdapat pada anak kuncinya, seperti inilah teori pertama menggambarkan cara kerja enzim.

Teori kedua, teori ini menggambarkan bahwa enzim memiliki sisi aktif yang strukturnya dapat menyesuaikan bentuk substrat dimana enzim tersebut bekerja. Teori ini dikenal dengan istilah induced fit theory atau teori kecocokan terinduksi. Teori ini berpendapat bahwa bagian sisi aktif enzim adalah bagian yang fleksibel sehingga enzim dapat lebih leluasa dalam memproses substrat untuk dijadikan suatu produk.

Dari kedua teori ini, teori gembok dan anak kuncilah yang paling banyak diterima dalam menggambarkan bagaimana enzim bekerja pada sebuah substrat.

Katabolisme

Seperti yang kita ketahui bersama bahwa katabolisme adalah reaksi pemecahan senyawa makro molekul menjadi senyawa yang lebih sederhana, contoh dari reaksi ini adalah respirasi baik yang terjadi secara aerob maupun anaerob. Perbedaan dari keduanya terdapat pada jumlah energi dan produk yang dihasilkan dari reaksi tersebut, pada reaksi respirasi aerob dibasilkan karbondioksida sebagai sisa hasil pembongkaran dan energi sebesar 38 ATP atau setara 675 kkal untuk pemecahan 1 molekul glukosa. Sedangkan untuk respirasi anaerob akan menghasilkan senyawa berupa asam laktat ataupun etanol sebagai zat sisa hasil metabolisme dan energi sebesar 2 ATP yang setara dengan 21 kkal untuk hasil pemecahan 1 molekul glukosa.

Katabolisme terjadi dalam 4 (empat) tahapan reaksi, yaitu : glikolisis, dekarboksilasi oksidasi, siklus krebs dan transfer elektron.

Glikolisis adalah reaksi pemecahan molekul glukosa (C6H12O6) menjadi 2 molekul asam piruvat yang masing-masing memiliki 3 atom C. Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel, yaitu salah satu komponen utama sebuah sel yang menjadi komponen penting karena juga berperan sebagai alat transportasi sel dan tempat organela seluler lainnya. Glikolisis berasal dari kata glukosa dan lisis ini selain menghasilkan 2 molekul asam piruvat juga menghasilkan sejumlah energi sel yang dikenal dengan istilah ATP (adenosin triphisphat), salah satu energi sel berikatan phosphat. ATP yang dihasilkan dari glikolisis berjumlah 2 molekul, akan tetapi pada awal proses ini juga membutuhkan energi yang sama besarnya. Sehingga pada beberapa literatur dikatakan bahwa glikolisis hanya menghasilkan produk berupa 2 molekul asam piruvat.

Dekarboksilasi oksidasi adalah proses antara glikolisis dan siklus krebs, beberapa literatur bahkan ada yang tidak memasukkannya sebagai salah satu tahapan dari respirasi seluler. Dekarboksilasi oksidasi adalah proses pengurangan 1 atom C yang terdapat pada asam piruvat (produk dari glikolisis) menjadi molekul Asetil koenzim A yang memiliki 2 atom C. Proses ini terjadi dalam organela sel yang kita kenal dengan nama mitokondria (house of power). Selain Asetil koenzim A sebagai produk dari proses oksidasi asam piruvat, molekul NADH (nikotinamida adenin dinukleotida hidrogen) sebanyak 2 molekul dan 2 molekul ATP.

Siklus krebs adalah proses lanjutan setelah dekarboksilasi oksidasi, yaitu reaksi penambahan sejumlah molekul asam oksaloasetat yang memiliki atom berjumlah 4 buah ke dalam Asetil koenzim A menghasilkan sebuah senyawa berupa asam sitrat yang memiliki 6 atom C. Proses yang terjadi pada mitokondria ini selain menghasilkan asam sitrat, juga menghasilkan energi sel baik energi berikatan phosphat maupun energi berikatan elektron berupa NADH dan FADH (flavin adenin dinukleotida hidrogen) yang masing-masing berjumlah 6 dan 3 molekul ditambah 2 molekul ATP sebagai energi siap pakai untuk kebutuhan energi seluler.

Transfer elektron adalah proses akhir dalam reaksi pemecahan molekul glukosa menjadi energi sel (kalor) dalam bentuk ATP dan kalori serta beberapa zat buangan sisa hasil metabolisme berupa karbondioksida (CO2). Pada proses transfer elektron tidak seperti proses-proses pada tahapan sebelumnya, pada proses ini tidak terjadi penambahan atau pengurangan atom C seperti pada tahapan sebelumnya. Pada proses yang terjadi di mitokondria ini terjadi proses pelepasan atom OH. Terdapat 2 (dua) jenis energi yang terdapat pada respirasi sel, bentuk energi yang pertama adalah energi ikatan phosphat. Energi ini adalah energi siap pakai yang bentuknya dapat digunakan langsung oleh sel, contohnya : ATP (adenosin triphosphat) dan ADP (adenosin diphosphat). Bentuk energi yang berikutnya adalah energi ikatan elektron, energi bentuk ini adalah energi tidak siap pakai dimana yang perlu dilakukan adalah pelepasan atom OH agar bentuk energi tersebut dapat digunakan oleh sel. Contoh energi bentuk ini adalah adalah NADH atau nikotinamida adenin dinukloetida hidrogen dan FADH (flavin adenin dinukleotida hidrogen), untuk 1 molekul NADH setelah proses pembebasan OH jumlah energi yang diperoleh akan setara dengan 3 molekul ATP, sedangkan untuk 1 molekul FADH akan setara dengan energi 2 molekul ATP setelah pembebasan atom OH.

moejie01