Metabolisme

Kompetensi Dasar:

·         mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme;

·         mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat;

·         menjelaskan keterkaitan antara proses metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein.

A.      Enzim

Enzim ialah zat yang sanggup mempercepat reaksi dalam sel makhluk hidup. Enzim tersusun atas  senyawa protein dan nonprotein.

1.       Komponen Enzim

a.       Apoenzim, merupakan bagian enzim aktif yang tersusun dari protein.

b.      Gugus prostetik, merupakan deretan yang tidak aktif, berupa unsur-unsur logam, menyerupai Fe²⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, atau Na⁺ yang disebut kofaktor. Gugus prostetik juga sanggup berupa materi organik, bukan protein, menyerupai vitamin B yang disebut Koenzim.

2.       Sifat-sifat Enzim

a.       Biokatalisator. Enzim berfungsi mempercepat reaksi kimia. Proses percepatan reaksi kimia oleh enzim dengan cara menurunkan energi aktivasinya.

b.      Merupakan suatu protein yang dipengaruhi suhu dan pH. Pada suhu rendah, protein enzim mengalami koagulasi dan pada suhu tinggi mengalami denaturasi. pH yang tidak cocok sanggup menimbulkan ionisasi dari gugus karboksil dan amin serta menimbulkan denaturasi.

c.       Bekerja Spesifik. Setiap enzim hanya berfungsi untuk satu senyawa (substrat) tertentu saja. Contoh enzim maltase hanya sanggup memecah maltosa menjadi glukosa.

d.      Bersifat Bolak Balik. Enzim ikut bereaksi dan terbentuk kembali pada final reaksi.

e.      Kerja enzim dipengaruhi lingkungan. Inhibitor memiliki struktur menyerupai substrat dan sanggup bergabung dalam reaksi enzimatik, sehingga kegiatan enzim menjadi terganggu. Inhibitor yang menghambat kerja enzim pada sisi aktif disebut inhibitor kompetitif, sedang yang menghambat kerja enzim pada sisi pasif disebut inhibitor nonkompetitif.

3.    Mekanisme Kerja Enzim

Kerja enzim bersifat reversible (berlangsung dua arah bolak-balik). Ada dua teori prosedur kerja enzim, yaitu:

a.       Teori Gembok Kunci (lock and key): substrat dan enzim sesuai menyerupai gembok dan kuncinya.

 Gambar 2.1 Cara Kerja Enzim menurut Teori Gembok Kunci 

b.      Teori Induksi Pas (Induced fit): substrat terikat pada sisi aktif enzim. Saat berikatan, enzim berubah bentuk biar sesuai dan cocok dengan substrat sehingga terbentuk kompleks enzim–substrat.

Gambar 2.2 Cara Kerja Enzim menurut Teori Induksi Pas

B.      KATABOLISME

Katabolisme merupakan reaksi pemecahan/penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang akan menghasilkan energi. 

1.       Respirasi Aerob: respirasi yang memakai oksigen untuk menghasilkan energi.

Respirasi aerob secara garis besar sanggup dibedakan menjadi 3 tahap utama (glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs) dan 1 tahap transisi (transpor elektron).

a.       Glikolisis: peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (6 atom C) menjadi asam piruvat (3 atom C) yang berlangsung di sitosol sitoplasma.

b.      Dekarboksilasi Oksidatif: insiden pelepasan gugus karboksil dari asam piruvat (2 C₃) dan penambahan molekul KoA sehingga menghasilkan asetil KoA (2 C₂) dalam suasana aerob yang berlangsung di membran krista mitokondria.

c.       Siklus Krebs (Daur Asam Sitrat): siklus pemecahan asetil KoA menjadi CO₂ yang berlangsung secara anaerob di dalam matriks mitokondria. Hasil final siklus ini ialah 4 CO₂, 6 NADH₂, 2 FADH₂ dan 2 ATP.

d.      Sistem Transpor Elektron: peristiwa pelepasan elektron berenergi tinggi dari NADH₂ dan FADH₂ pada glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan siklus Krebs untuk menghasilkan ATP dan H₂O, yang berlangsung di membran krista dalam suasana aerob.

Setelah dicermati masing-masing tahapan respirasi aerob di atas, maka secara sederhana sanggup ditulis reaksi kimianya:  C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ ® 6 H₂O + 6 CO₂ + 38 ATP

2.       Respirasi Anaerob: respirasi yang tidak memakai oksigen untuk menghasilkan energi. Respirasi anaerob pada sel ragi (Saccharomyces) memakai asetaldehid sebagai peserta hidrogen dan menghasilkan alkohol dan CO₂.  Persamaan reaksi respirasi anaerob pada sel ragi (fermentasi alkohol):

C₆H₁₂O₆  ® 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂ + 2 ATP

glukosa               etanol

C.      ANABOLISME

Anabolisme merupakan proses penyusunan senyawa-senyawa anorganik menjadi senyawa-senyawa organik.

1.       Fotosintesis: insiden pembentukan glukosa yang berasal dari penggabungan karbon dioksida (CO₂) dan air (H₂O) yang berlangsung di dalam kloroplas dengan memakai energi cahaya matahari. Reaksi fotosintesis terjadi di dalam organel sel yang disebut kloroplas. Pada proses fotosíntesis terjadi tahapan reaksi:

a.       Reaksi Terang

1)      berlangsung di dalam grana kloroplas;

2)      terjadi tahapan:  aktivasi klorofil, fotolisis air, pembentukan ATP;

3)      hasil: senyawa NADPH₂, ATP dan O₂.

b.      Reaksi Gelap

1)      berlangsung di dalam stroma;

2)      terjadi tahapan:

·         fiksasi CO₂ oleh ribulosa difosfat menjadi APG (asam fosfogliserat);

·         pembentukan senyawa ALPG (aldehid fosfogliseraldehid);

·         pembentukan glukosa;

3)      hasil: senyawa glukosa, O₂, dan H₂O

2.       Kemosintesis: peristiwa penyusunan materi organik dari materi anorganik dengan pertolongan energi kimia oleh organisme kemoautotrof. Contoh organisme kemoautotrof ialah Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter. Contoh persamaan reaksi kemosintesis pada basil nitrit adalah:

Nitrosomonas

Nitrosococcus

2 NH₃ + 3 O₂ → 2 HNO₂ + 2 H₂O + ATP