Bab 2 MetabolismeMetabolisme

Tubuh makhluk hidup layaknya sebuah mesin, memiliki alat-alat spesifik untukmelakukan kinerja yang spesifik pula. Rutinitas makhluk hidup membutuhkan sejumlah energiyang dijadikan bahan baku utama sebagai penggeraknya. Energi yang dibutuhkan tersebutdiperoleh 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 enzimberdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu:a. enzim sederhana...enzim dengan seluruh komponen penyusunnya adalah proteinb. 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 Enzimada 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 substrat2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi3. 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 fleksibelKetika 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 EnzimEnzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas:

Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah proteinEnzim 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 enzimEnzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu:1.Oksido-reduktaseyaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi2.Transferasebekerja untuk memindahkan gugus kimia3.Hidrolasebekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur4.Hidrolasebekerja pada reaksi yang menggunakan air5. ligasebekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih6.Liasebekerja pada reaksi pemutusan senyawa

Sifat Enzim1. sebagai BiokatalisatorEnzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisatorKatalisator 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 tersebutEnzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel

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

3. Enzim merupakan proteinEnzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pHPada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi

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

Aktifitas enzimFaktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim1. Suhureaksi 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 beratLogam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.

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

4. pHEnzim 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. KonsentrasiSemakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstanSemakin 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 inhibitorAktivaor 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 kompetitifadalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.b. Inhibitor non kompetitifAdalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim

B. PengertianMetabolisme 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 sangatkompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses sebagai berikut.1. AnabolismeAnabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawasenyawa organik.2. KatabolismeKatabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawaorganik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksiyang sederhana maupun reaksi yang rumit.Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhandan manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secaraanabolisme dan respirasi katabolisme.Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisimetabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuhdinamakan metabolomika.EnzimEnzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalamprotoplasma, 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 bagianprotein (apoenzim) dan bagian bukan protein (gugus prostetik) yang dihasilkan dalam selmakhluk hidup. Jika gugus prostetiknya berasal dari senyawa organik kompleks (misalnya,NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B) disebut koenzim, apabila berasal dari senyawaanorganik (misalnya,besi, seng, tembaga) disebut kofaktor. Enzim disintesis dalam bentuk calonenzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat.Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satupeptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif inidisebut zimogen.Enzim memiliki sifat khusus, yaitu hanya dapat mengakatalisis suatu reaksi tertentu,sebagai contoh enzim lipase hanya dapat mengkatalisis reaksi perubahan dari lemak menjadigliserol 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 suhuUmumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akanterhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menurun dan enzimmenjadi rusak.2. AirAir berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pada waktu biji dalam keadaan keringkegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mulailah bijiberkecambah.3. pHPerubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembalimenjadi substrat.4. Hasil akhirKecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu konstan. Misal, kegiatan pada awalreaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir(banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim.5. SubstratSubstrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubunganyang sebanding antara substrat dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pHkonstan, dan temperatur konstan. Jadi, apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, makahasil akhir juga dua kali lipat.6. Zat-zat penghambatZat-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 namasubstrat yang dipecah atau dikatalisis oleh enzim dan biasanya diberi akhiran -ase.Beberapajenis enzim dan peranannya dapat Anda lihat dari tabel berikut.C. KatabolismeKatabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks(organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraiantersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimiayang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakanoleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa. Adenosin Trifosfat (ATP) yangmengandung energi tinggi. Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energiyang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraianenergi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi.1. RespirasiRespi rasi merupakan proses pembebasan energi kimia dalam tubuh organismemelalui 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 (sebagaihasi l si sa) . 6CO2 + 6H2O + 38 ATPC6H1206 + 6O2 Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Glukoneogenesisadalah pembentukan glukosa dari piruvat (Kebalikan GlikolisisSiklus Krebs, Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. DaurKrebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme,yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Secara garis besar, tahap respirasi padatumbuhan 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 molekulglukosa akan menghasilkan 38 ATP.D. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme Lemak dan ProteinHasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliserol) dan protein (asam amino) masuk kedalam jalur respirasi sel pada titik-titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerjauntuk mengalirkan kelebihan zat intermedier ke dalam jalur anabolisme ke sintesis lemak danasam amino tertentu.Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai hasil metabolismekarbohidrat, lemak, dan protein. Hasil dari Siklus Krebs adalah energi ATP, CO2, dan H2O. Hal ituterjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup anaerob tidak menggunakanmetabolisme Daur Krebs sebagai penghasil energinya.Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakansenyawa 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 menyimpanenergi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karenaadanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskanmenunjukkan jumlah energi yang dihasilkan.Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makananyang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan denganprotein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuanmetabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.