METABOLISME SEL

Proses metabolisme di dalam sel melibatkan aktivitas sejumlah besar katalis biologik yang disebut enzim dan berlangsung melalui Respirasi (katabolisme) dan sintesis (anabolisme).

Reaksi KatabolismeAdalah reaksi yang sifatnya memecah ikatan kimia yang kompleks menjadi ikatan kimia yang lebih sederhana. pada waktu ikatan putus dan molekul terpecah terjadi pembebasan energi (reaksi exergonik).Contoh reaksi katabolisme adalah proses respirasi (termasuk aerob dan anaerob)

Reaksi AnabolismeAdalah reaksi pembentukkan, yaitu pembentukkan molekul sederhana menjadi molekul kompleks. reaksi anabolisme merupakan reaksi sintesis karena adanya transformasi energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia, oleh sebab itu reaksi anabolisme disebut juga reaksi yang membutuhkan energi (endergonik)Contoh reaksi anabolisme adalah sintesis (termasuk fotosintesisi dan kemosintesis)

Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme1. ATPmerupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.

Reaksinya: ATP --> ADP --> AMP (reaksi tersebut meruapak reaksi bulak balik)perubahan ATP menjadi ADP di ikuti dengan pembebasan energi sebesar 7,3 kalori/mol ATP.

2. Enzim.. .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-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air5. ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih6. Liase bekerja 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 protein Enzim 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

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim Konsentrasi enzimkecepatan suatu reaksi enzim tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Bila konsentrasi substrat tinggi, maka konsentrasi enzim bertambah cepat shg mempengaruhi kecepatan reaksi.

Konsentrasi SubstratBila konsentrasi enzim tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.Pada konsentrasi substrat rendah, bagian aktif enzim ini hanya menampung sedikit substrat.

SuhuTemperatur terlalu tinggi >40ºC akan menyebabkan denaturasi (Denaturasi adalah sebuah proses di mana protein atau asam nukleat kehilangan struktur tersier dan struktur sekunder dengan penerapan beberapa tekanan eksternal atau senyawa, tetapi temperatur rendah akan menghambat kerja enzim. Kecepatan reaksi akan meningkat setiap kenaikan 10ºC karena molekul-molekul bereaksi lebih cepat dan mempunyai banyak energi pada temperatur tinggi.

Pengaruh pHpH rendah, atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunnya aktifitas enzim. Terdapat suatu nilai pH tertentu atau daerah pH yang dapat menyebabkan kecepatan reaksi paling tinggi. pH tersebut dinamakan pH optimum.

Pengaruh Inhibitor1. Hambatan ReversibelMolekul atau ion yang dapat menghambat reaksi dinamakan inhibitor. Hambatan reversible dapat berupa hambatan bersaing atau hambatan tidak bersaing.a. Hambatan bersaing disebabkan karena adanya molekul yang mirip dengan substrat shg terjadi persaingan antara inhibitor dengan substrat terhadap bagian aktif enzim. Inhibitor yang menyebabkan hambatan bersaing disebut inhibitor bersaing. Inhibitor bersaing menghalangi terbentuknya kompleks enzim substrat. Dengan demikian adanya inhibitor bersaing dapat mengurangi peluang bagi terbentuknya kompleks enzim substrat dan hal ini menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi.b. Hambatan tidak bersaing : inhibitor dapat bergabung dengan enzim pada suatu bagian enzim diluar bagian aktif (bergeser). Penggabungan antara inhibitor dengan enzim ini terjadi pada enzim bebas, atau pada enzim yang telah mengikat substrat yaitu kompleks enzim substrat.2. Hambatan IrreversibelHambatan irreversible ini dapat terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversible dengan bagian tertentu pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk enzim. Dengan demikian mengurangi aktivitas katalitik enzim tersebut.

Konsentrasi Ion HidrogenKecepatan dari hampir semua reaksi enzim yang terkatalisis menunjukkan ketergantungan yang signifikan dari konsentrasi ion hydrogen.

Ion LogamIon-ion logam, yang menjalankan peranan katalitik dan structural pada lebih seperempat dari semua enzim yang dikenal dapat pula mengisi peranan pengatur, khususnya bagi reaksi dimana ATP merupakan substrat. Kalau kompleks ATP ion logam tersebut merupakan substrat, aktifitas maksimal secara khas akan terlihat pada rasio molar ATP terhadap logam di sekitar satu. Kelebihan logam atau kelebihan ATP merupakan hambatan karena senyawa-senyawa nukleosida di– dan trifosfat membentuk kompleks yang stabil dengan kation-kation dwi-valensi, konsentrasi intraseluler nukleotida dapat mempengaruhi konsentrasi intraseluler ion-ion logam bebas dan dengan demikian mempengaruhi pula aktivitas enzim-enzim tertentu.

Efektor AlosterikAktivitas katalitik enzim-enzim pengatur tertentu diatur oleh efektor alosterik berbobot molekul rendah yang umumnya tanpa atau mempunyai sedikit kemiripan structural dengan substrat ataupun koenzim bagi enzim yang diatur itu. Inhibisi umpan balik merupakan istilah yang mengacu pada penghambatan aktivitas suatu enzim dalam lintasan biosintesis oleh produk akhir dari lintasan terakhir.

MANFAAT

Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bermanfaat agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi.

Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung.

Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme.

PUSTAKA

Poedjiadi, Anna dan F.M. Titin Sufriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. Bandung: UI Press.

http://pharmacyaurel.blogspot.com 12 September 2010