METABOLISME

Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Metabolisme digolongkan menjadi 2 :
1. Anabolisme yaitu proses penyusunan energi di dalam tubuh
makhluk hidup.
2. Katabolisme yaitu proses pembongkaran energi untuk di ubah
menjadi energi lain yang diperlukan untuk menjalani aktivitas
hidup.
Perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dapat di percepat dengan suatu zat yang di sebut enzim.

B. ENZIM
1. Struktur,sifat, dan fungsi enzim.
Enzim terdiri atas bagian yang berupa protein (apoenzim) dan bagian lain yang bukan protein (gugus protestik). Bagian yang berupa protein bersifat termolabil yaitu tidak tahan panas. Sedangkan bagian yang bukan protein adalah bagian yang aktif . Apoenzim dan gugus prostetik merupakan suatu kesatuan yang disebut holoenzim. Namun ada pula enzim yang bagian apoenzim dan gugus prostetiknya yang tidak bersatu , gugus prostetik yang lepas disebut koenzim yang bersifat aktif seperti halnya gugus prostetik. Enzim berfungsi sebagai biokatalisator yang artinya dapat mempercepat reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia.
2. Cara kerja enzim.
Enzim bekerja dengan 2 cara :
a. Model kunci gembok (lock and key).
Enzim dimisalkan sebagai gembok karena memiliki bagian
kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian tersebut
disebut sebagai sisi aktif. Substrat dimisalkan sebagai kunci
karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif.
b. Induksi pas (induced fit).
Sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk
substrat.
3. Faktor yang mempengaruhi kerja enzim.
a. Temperatur.
Karena enzim tersusun atas protein maka ia sangat peka terhadap temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi menyebabkan denaturasi/kerusakan protein. Temperatur yang terlalu rendah menghambat reaksi.Pada umumnya temperature optimum enzim adalah 30 - 40 oC. Kebanyakan enzim tidak menunjukkan reaksi jika suhu turun sampai 0 oC. Namun enzim tidak rusak. Jika suhu normal kembali maka enzim akan aktif kembali. Enzim tahan pada suhu rendah namun dapat rusak pada suhu 50 0C.
b. Perubahan PH.
Perubahan PH dapat mempengaruhi perubahan as. Amino kunci pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya.
c. Konsentrasi enzim dan substrat.
Agar reaksi berjalan optimal maka perbandingan jumlah antara enzim dan substrat harus sesuai. Jika substrat terlalu banyak sedangkan enzim sedikit maka reaksi berjalan lambat bahkan ada substrat yang tidak terkatalisis. Semakin banyak enzim maka reaksi akan semakin cepat.
d. Inhibitor enzim (zat penghambat kerja enzim).
Ada 2 jenis inhibitor :
1. Inhibitor kompetitif.
Pada penghambat ini, zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan struktur substrat. Dengan demikian substrat maupun zat penghambat akan berkompetisi untuk bergabung dengan sisi aktif enzim. Jika zat penghambat sudah berikatan dengan enzim maka substrat sudah tidak bisa berikatan dengan sisi aktif enzim.
2. Inhibitor non kompetitif.
Pada penghambat ini substrat sudah tidak dapat berikatan dengan enzim karena sisi aktif enzim sudah berubah bentuk.

C. KATABOLISME KARBOHIDRAT
Katabolisme karbohidrat (respirasi sel) meliputi 4 tahapan yaitu:
1.Glikolisis.
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul glukosa menjadi asam pirufat.Glikolisis meliputi 2 proses:
a. Fosforilasi yaitu pengikatan gugus fosfat oleh molekul organic
yang menghasilkan fosfat organik.
b.Oksidasi yaitu pelepasan elektron/penambahan O2.
# Mekanisme tahapan dalam glikolisis.
Penambahan fosfat oleh ATP terhadap glukosa akan menghasilkan fruktosa. Fruktosa mengalami oksidasi dan fosforilasi menghasilkan 2 molekul BPG (bifosfogliserat),yang masing-masing memiliki satu ikatan fosfat berenergi tinggi. Pelepasan fosfat berenergi tinggi oleh 2 molekul ADP akan menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul PG (fosfogliserat).Pelepasan air menghasilkan 2 molekul PEP (fosfoenolpirufat) yang masing-masing memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi . Pelepasan fosfat oleh molekul ADP menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul pirufat.
2. Reaksi antara.
Asam pirufat hasil glikolisis akan dioksidasi menghasilkan asetil dan mengubah NAD menjadi NADH.Asetil bergabung dengan koenzim A membentuk Asetil Ko-A.Reaksi ini menghasilkan molekul NADH yang akan digunakan untuk menghasilkan ATP. Asetil Ko-A yang terbentuk kemudian masuk kesiklus krebs.
3. Siklus krebs.
Didalam siklus krebs Asetil Ko-A bergabung dengan Oksaloasetat membentuk sitrat. Sitrat melepaskan dan menerima H2O menghasilkan isomersitrat (isositrat). Isositrat mengalami dekarboksilasi menghasilkan a-ketoglutarat. A-ketoglutarat melepaskan CO2 yang tersisa gugus suksinil. Gugus suksinil kemudian bergabung dengan Ko-A membentuk suksinil Ko-A. Suksinil Ko-A mengalami pemisahan molekul menjadi suksinat. Suksinat dioksidasi menjadi fumarat. Pada fumarat terjadi penambahan H2O membentuk malat. Malat teroksidasi menghasilkan oksaloasetat.
4. Transport elektron.
Pada sistem transport elektron, berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi ATP. Reaksi ini terjadi didalam mitokondria.Krebs yang bergabung dengan FADH dan NADH diubah menjadi elektron dan proton.Pada sistem elektron ini, O2 yang berperan sebagai penerima elektron. Setelan menerima electron, O2akan bereaksi dengan H membentuk H2O.ATP yang dihasilkan dari respirasi sel sebanyak 38 ATP.

SKEMA KATABOLISME KARBOHIDRAT

ATP
+ Fosfat pada Glukosa
menghasilkan
Fruktosa
Fosfolilasi + Oksidasi
menghasilkan
BPG (Bifosfogliserat)
berubah menhadi
PG (fosfogliserat)
berubah menjadi
PEP (Fosfoenolpiruvat)
menghasilkan
Pirivat
Dioksidasi menghasilakan
Asetil
bergabung dengan Ko-A
Bergabung Asetil Ko-A Bergabung

Oksaloasetat Oksaloasetat
teroksidasi menhasilkan membentuk
Malat Sitrat
Terjadi penemabahan Pelepasan + Penerimaan
melekul H2O membentuk H2O Menghaslkan
Fumarat Isomer Sitrat Isositrat
dioksidasi menjadi pembelahan karbon menghasilkan
Suksinat A-Ketoglutarat
terjadi Pemishan menjadi pelepasan CO2 tersisa
Gugus Suksinil

bergabung Ko-A membentuk

D. ANABOLISME KARBOHIDRAT
Salah satu ciri pokok tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan karbon untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan Karena proses pengubahannya memerlukan energi cahaya maka asimilasi karbon disebut juga fotosintesis. Fotosintesis adalah proses pengubahan bahan anorganik (H2O,dan CO2) oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan bantuan cahaya. Peristiwa ini disebut juga anabolisme karbohidrat.
# Proses fotosintesis berlangsung melalui 2 tahapan:
1. Reaksi terang.
Reaksi ini terjadi jika ada cahaya. Klorofil menyerap energi cahaya dan digunakan untuk memecah molekul air (fotolisis) menjadi hidrogen dan oksigen.
2. Reaksi gelap.
Pada reaksi ini terjadi reduksi CO2 menjadi CH2O yang berlangsung tanpa cahaya. Reaksi ini tidak hanya terjadi pada malam hari, tetapi bisa pada siang hari yang berlangsung pada stroma.

E. KEMOSINTESIS
Kemosintesis yaitu peristiwa (asimilasi) dengan zat kimia sebagai sumber energinya. Organisme kemoautotrof yang menggunakan CO2 sebagai sumber karbonnya. Energi yang digunakan untuk proses asimilasi tidak energi cahaya melainkan energi hasil dari oksidasi senyawa anorganik yang diperoleh dari lingkungan contohnya nitrogen, sulfur, nitrat.

F. KETERKAITAN PROSES KATABOLISME DAN ANABOLISME.
Didalam kloroplas, energi dari sinar matahari disimpan lalu diubah menjadi molekul glukosa.Didalam mitokondria energi yang diubah menjadi glukosa dibongkar kembali untuk digunakan bagi keperluan proses-proses didalam sel.Oksigen yang dihasilkan dalam kloroplas dapat digunakan oleh mitokondria selama proses pembongkaran glukosa.Sejqalan dengan itu, karbon dioksida dan air yang diproduksi dalam mitokondria dapat digunakan oleh kloroplas sebagai bahan dasar fotosintesis.



G. KETERKAITAN METABOLISME KARBOHIDRAT LEMAK
DAN PROTEIN
Secara garis besar metabolisme karbohidrat adalah:

a. Glukosa --> asam Piruvat --> asetil Ko-A --> siklus krebs --> energi +CO2 +H2O.

b. Gliserol memasuki jalur metabolisme karbohidrat diantara glukosa
dan pirufat.
c. As. Lemak mengalami oksidasi menjadi 2 karbon yang masing-
masing mengikat 1 molekul Ko-A menjadi asetil Ko-A.
Gliserol dapat berubah menjadi glukosa dan piruvat demikian pula asetil Ko-A, tergantung kebutuhan sel akan energi.Jika sel tidak membutuhkan energi/energinya telah tercukupi maka asetil Ko-A akan dirakit kembali menjadi lemak yang disimpan dijaringan lemak dibawah kulit.
Protein merupakan sumber energi sesudah karbohidrat dan lemak. Apabila didalam tubuh sudah tidak ada lagi karbohidrat dan lemak maka tubuh akan membongkar protein. Asam amino mengalami katabolisme melaluai 3 cara yaitu :
1. Asam amino diubah menjadi Piruvat kemudian masuk kejalur metabo9lisme karbohidrat.
2. asam amino diubah menjadi asetil Ko-A kenmudian masuk jalur metabolisme karbihidrat
3. asam amino secara langsung masuk kejalur metabolisme karbihidrat.
Melalui 3 cara tersebut asam amino juga dapat menghasilkan energi.