Metabolisme

Komponen Enzim

Gambar struktur tersier enzim amilase

Sudah sampai mana Sobat Pintar tahu tentang Metabolisme? Yuk kita belajar bersama!

Kalian pasti sudah sering mendengar kata metabolisme, Metabolisme merupakan rangkaian proses di dalam sel makhluk hidup yang melibatkan reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan atau dihasilkan bahan-bahan tertentu seperti unsur, molekul, senyawa, atau energi.

Berdasarkan proses dan hasilnya, metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu  katabolisme dan  anabolisme. Sebelum Sobat mempelajari dua jenis metabolisme, kalian perlu tahu tentang enzim terlebih dahulu.

Enzim merupakan senyawa organik yang berbahan dasar protein untuk menjalankan proses biokimia dalam sistem hayati. Dengan demikian, reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh, baik anabolisme maupun katabolisme selalu melibatkan  enzim

Komponen Enzim

Sebagian besar enzim tersusun oleh dua bagian, yaitu bagian yang berupa protein, disebut apoenzim dan bagian non protein yang disebut kofaktor.

Ada juga beberapa  enzim yang hanya terdiri dari komponen protein saja. Kofaktor dapat berupa molekul anorganik maupun molekul organik. Molekul anorganik berupa mineral seperti ion Fe, ion Zn, dan ion Mn. Molekul organik misalnya NAD+, vitamin B1, B2, B6, niasin, dan biotin.

Kofaktor yang berupa molekul organik disebut koenzim, sedangkan kofaktor yang berupa molekul anorganik disebut gugus prostetik. Apoenzim dan koenzim yang bersatu membentuk  enzim yang lengkap, disebut holoenzim.

Gambar enzim yang terdiri atas bagian protein (apoenzim) dan bagian non protein (gugus prostetik)

Inhibitor kompetitif dan nonkompetitif

Kerja enzim selama metabolisme tidak selalu berjalan lancar tanpa ada yang menghalanginya. Suatu zat tertentu yang dapat menghalangi kerja  enzim ini disebut inhibitor. Zat-zat penghambat (inhibitor) berupa zat-zat kimia yang dapat menghambat kerja  enzim. Contoh inhibitor enzim adalah garam-garam logam berat seperti air raksa, iodium-asetat, fluorida, sianida, azida, dan karbon monoksida.

Inhibitor kompetitif

Zat penghambat ini mempunyai struktur yang mirip dengan substrat. Oleh karena itu, zat penghambat dan substrat bersaing untuk dapat bergabung dengan  enzim membentuk kompleks enzim-substrat. Selain menghambat ikatan antara enzim dengan substrat, inhibitor dapat menghambat penguraian dan pembentukan senyawa baru.

Gambar Inhibitor kompetitif

Inhibitor non-kompetitif

Pada umumnya, inhibitor ini tidak memiliki struktur yang mirip dengan substrat dan bergabung dengan  enzim pada bagian selain sisi aktif enzim. Jika inhibitor ini bergabung dengan  enzim maka akan mengubah bentuk sisi aktif  enzim.

Dengan demikian, bentuk sisi aktif tidak sesuai  lagi dengan bentuk substrat (ingat model kerja  enzim teori gembok kunci). Contoh inhibitor non-kompetitif adalah pestisida (DDT) dan paration yang menghambat kerja  enzim dalam sistem saraf, serta antibiotik dan penisilin pada sel bakteri.

Gambar Inhibitor non-kompetitif

Respirasi Aerob

Katabolisme merupakan reaksi pemecah atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana yang disertai dengan pembebasan energi. Proses katabolisme terjadi di dalam sel, sehingga proses ini disebut respirasi sel. Berdasarkan ada dan tidaknya oksigen, respirasi sel dibedakan menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Apa yang Sobat Pintar bayangkan ketika mendengar kata “Katabolisme”? Apa bedanya dengan “Anabolisme”? Kita pelajari satu persatu yuk!

Respirasi
Senyawa organik kompleks yang kita konsumsi seperti nasi mempunyai banyak atom karbon yang perlu dipecah menjadi senyawa sederhana (mempunyai 2-4 atom karbon) melalui proses katabolisme.

Senyawa kompleks terurai menjadi lebih sederhana dengan melepaskan ikatan kimia. Bersamaan dengan lepasnya ikatan kimia, dibebaskanlah energi dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Senyawa  ATP memiliki gugus fosfat sebanyak 3 buah. Setiap melepaskan fosfatnya, akan dibebaskan energi yang langsung dapat digunakan oleh sel

Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen bebas dari udara sebagai penerima elektron terakhir. Oksigen bebas ini digunakan untuk pembakaran bahan baku.

Tahapan respirasi secara umum dapat Sobat Pintar lihat sebagai berikut!

Glikolisis

• Terjadi di sitoplasma
• Bahan dasar adalah glukosa dengan 6 atom karbon
• 1 molekul glukosa menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH

Gambar tahapan glikolisis

Dekarboksilasi Oksidatif

• Merupakan reaksi perantara dari glikolisis menuju siklus Krebs
• Terjadi di matriks mitokondria
• Asam piruvat dengan tiga atom karbon menghasilkan 2 NADH, 2 CO₂ dan asetil ko-A

Gambar tahapan dekarboksilasi oksidatif

Siklus Krebs

• Tahapan yang menghasilkan CO₂ paling tinggi
• Terjadi di matriks mitokondria
• Asetil ko-A akan dipecah sehingga menghasilkan 2 CO₂, 3 NADH, 1 FADH₂, dan 1 ATP

Gambar tahapan siklus Krebs

Transpor Elektron

• Tahapan dengan ATP paling tinggi, sebanyak 34 ATP
• Terjadi pada krista mitokondria
• ATP berasal dari NADH dan FADH₂ melalui proses fosforilasi oksidatif, 1 NADH menghasilkan 3 ATP sedangkan 1 FADH₂ menghasilkan 2 ATP

Gambar tahapan transpor elektron

Fotosintesis

Jika katabolisme merupakan reaksi pemecahan yang menghasilkan energi, anabolisme adalah reaksi pembentukan senyawa kompleks yang membutuhkan energi.
Contoh anabolisme disekitar kita adalah fotosintesis, bagaimana ya prosesnya Sobat? Kita pahami bersama yuk....

Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses penyusunan senyawa organik (glukosa/amilum) dari senyawa organik (CO₂ dan H₂O) dengan bantuan cahaya matahari.

Gambar keseluruhan proses fotosintesis pada daun

Dari gambar diatas dapat diperoleh persamaan sederhana fotosintesis sebagai berikut Sobat.
6CO₂ + 12H₂O +  energi cahaya --> C₆H12O₆ + 6O₂

Pada sel tumbuhan terdapat bagian yang berukuran kecil dan tersusun oleh zat putih telur dengan struktur (memipih) dan fungsi tertentu, disebut plastida. Di dalam plastida terdapat kloroplas yang mengandung pigmen. Kloroplas terdapat pada bagian dalam daun yang tersusun oleh sel-sel hidup dan dapat melakukan proses-proses fisiologi, disebut mesofill.

Di dalam kloroplas terdapat cairan disebut stroma dan membran-membran halus berbentuk pipih seperti koin, sebagai tempat klorofil, disebut membran tilakoid. Di dalam membran tersebut terdapat ruangan yang disebut ruang tilakoid (lumen).

Tumpukan dari beberapa membran tilakoid membentuk struktur yang disebut grana. Kloroplas diselubungi oleh 2 membran, yaitu membran dalam dan membran luar.

Pada fotosintesis, masuknya karbondioksida ke daun dan keluarnya oksigen yang dihasilkan, melewati struktur yang disebut stomata.

Sebagaimana rangkaian reaksi kimia pada respirasi, rangkaian reaksi kimia pada  fotosintesis merupakan reaksi penyederhanaan dari 2 tahapan reaksi dalam  fotosintesis. Kedua reaksi tersebut adalah reaksi terang (disebut bagian foto) dan reaksi gelap atau siklus Calvin (disebut bagian sintesis).

Sobat Pintar untuk penjelasan tentang reaksi terang dan reaksi gelap bisa dipelajari di materi berikutnya. . .