METAABOLISME

Metabolisme berasal dari kata metabole yang berarti berubah. Secara istilah metabolisme bisa juga diartikan sebagai keseluruhan reaksi kimiawi suatu organisme (biologis). Metabolisme selalu terjadi pada setiap mahluk hidup, karena itu kematian dapat pula diartikan sebagai berhentinya metabolisme tubuh.

Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua sebagai berikut :

1. Katabolisme Catabolism2. Anabolisme Anabolism

Tapi sebelum membahas katabolisme dan anabolisme sebaiknya kita memahami dulu beberapa hal sebagai berikut.

A. Enzim Enzyme

Enzim merupakan biokatalisator yang berarti dapat memeprcepat reaksi biologi tanpa

mengalami perubahan kimia. Enzim terdiri atas apoenzim yang mengandung protein

dan gugus prostetik yang mengandung logam-logam. Gugus prostetik sendiri terbagi atas

dua yakni kofaktor yang mengandung bahan anorganik dan koenzim yang mengandung

bahan organik seperti vitamin B atau bagian vitamin. Cara kerja enzim dibagi ke dalam 2

jenis yakni :

1. Lock and key (Gembok dan Kunci)

Enzim dan substrat bekerja seperti kunci dan gembok. Enzim dimisalkan sebagai gembok,

karena memiliki sisi kecil untuk bereaksi dengan substrat yang disebut sisi aktif.

2.Induced Fit (Induksi Pas)

Pada model ini sisi aktif enzim dapat berubah sesuai bentuk substrat.

Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi kerja enzim sebagai berikut :

1. Temperatur atau Suhu (Temperature)

Enzim dapat bertahan pada suhu 0 derajat C, tapi rusak pada suhu >50 derajat C.

Umumnya suhu optimum enzim adalah 30-40 derajat C.

2. pH, enzim bekerja pa lingkungan sel yang asam, biasanya pH optimal bagi enzim adalah

2

3. Konsentrasi enzim dan substrat (Concentration of Enzyme and Substrate)

Semakin tinggi konsentrasi enzim, reaksi akan berlangsung semakin cepat. Begitu pun

sebaliknya, semakin tinggi konsentrasi substrat, maka kecepatan reaksi semakin berkurang.

4. Inhibitor (Inhibitor)

Inhibitor adalah penghambat kerja enzim. Ada dua jenis inhibitor yakni inhibitor

kompetitif yang memiliki bentuk mirip dengan substrat sehingga masuk ke sisi aktif enzim

dan menghalangi substrat serta inhibitor non kompetitif yang memiliki bentuk berbeda

dengan substrat tetapi masuk ke sisi lain enzim sehingga sisi aktif enzim berubah dan

substrat tidak dapat masuk. Beberapa contoh inhibitor adalah Kuprum, Seng dan Perak.

5. Aktivator (Activator)

Aktivator enzim dapat mempercepat kerja enzim seperti Magnesium dan Klor. Beberapa

enzim harus diaktifkan oleh enzim lain sebelum dapat bekerja, seperti enzim Tripsinogen

dalam sistem pencernaan kita yang dapat bekerja setelah diaktifkan oleh enzim

Enterokinase.

Nah, sekarang baru kita masuk ke Katabolisme.

1. Katabolisme (Catabolism)

Katabolisme merupakan proses penguraian atau pembongkaran senyawa kompleks menjadi

senyawa yang lebih sederhana. Proses ini disebut juga desimilasi. Katabolisme

bersifat eksoterm(menghasilkan energi). Salah satu contoh katabolisme adalah respirasi

sel.

a. Respirasi aerob

Respirasi sel terdiri atas beberapa tahap sebagai berikut :

1. Glikolisis (Glycolysis)

2. Dekarboksilasi Oksidatif (Oxidative Decarboxilation)

3. Siklus Krebs atau Siklus Asam Sitrat (Krebs Cycle or Citric Acid Cycle)

4. Transpor Elektron (Electron Transport Chain)

Yang akan dibahas adalah katabolisme Glukosa.

1. Glikolisis (Glycolysis)

Glikolisis terjadi di dalam sitoplasma sel dan merupakan rangkaian proses perubahan 1

molekul glukosa (6 karbon) menjadi 2 molekul asam piruvat (3 Karbon). Dalam

glikolisis dihasilkan 4 ATP, 2 NADH dan menggunakan 2 ATP sehingga sering

disebutkan menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH. Glikolisis dapat berlangsung baik secara

aerob maupun anaerob.

2. Dekarboksilasi Oksidatif atau Reaksi Antara atau Reaksi Transisi (Oxidative

Decarboxilation or Transition Reaction)

Setelah glukosa dirubah melalui proses glikolisis menjadi asam piruvat, maka asam piruvat

tersebut selanjutnya akan mengalami dekarboksilasi Oksidatif (DO) di dalam inermembran

mitokondria. Asam privat yang memiliki 3 Karbon akan dirubah menjadi senyawa asetil yang

memiliki 2 karbon. Karen itu salah satu karbon dilepaskan sehingga menghasilkan

Karbondioksida, NADH dan kedudukannya digantikan oleh Koenzim A (KoA). Jadi hasil

akhir dari DO adalah 2 NADH, 2 CO2 dan 2 Asetil KoA.Lho..kok dua sih? Ya dua. Soalnya 1

asam piruvat dari glikolisis menjadi 1 asetil KoA. Nah, kan hasil glikolisis itu 2 Asampiruvat,

jadi dikali 2 deh.. :D

3. Siklus Krebs atau Siklus Asam Sitrat (Krebs Cycle or Citric Acid Cycle)

Siklus krebs terjadi di dalam matriks mitokondria dan secara total menghasilkan 4 CO2, 6

NADH, 2 FADH2 dan 2 ATP. Asetil KoA hasil dari reaksi transisi bergabung dengan

oksaloasetat  Karbon membentuk asam sitrat 6 Karbon yang kemudian mengalami siklus

hingga kembali menjadi oksaloasetat.Ingat, 1 Siklus hanya menghasilkan 2 CO2, 3 NADH

dan 1 ATP.

4. Transpor Elektron (Electron Transport Chain)

Selanjutkan energi-energi hasil dari ketiga tahap diatas memasuki tahap terakhir yakni

transpor elektron. Dalam tahap ini energi (NADH,FADH2) dipak menjadi energi siap pakai

(ATP). Transpor elektron terjadi pada membran dalam mitokondria. Elektron energi (H+)

akan diterima oleh O2 (Oksigen) membentuk H2O(air).

Catatan : 1 NADH = 3 ATP, 1 FADH2 = 2 ATP dan 1 ATP ya 1 ATP aja.. 

jadi berapakah total energi dari respirasi sel ini?

Glikolisis (Glycolysis) : 2 NADH dan 2 ATP = 8 ATP

Dekarboksilasi Oksidatif (Oxidative Decarboxilation) : 2 NADH = 6 ATP

Sikus Krebs (Citric Acid Cycle) : 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP = 24 ATP

jadi total = 38 ATP.

Reaksi Pernapasan seluler dapat dituliskan :

C6H12O6---------> 6CO2 + 6H2O + 675 kal + 38 ATP (Respirasi aerob)

Lemak dan Protein tidak mengalami glikolisis melainkan langsung ke tahap Dekarboksilasi

Oksidative.

b. Respirasi Anaerob

 Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O. Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob. Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot, dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamurSacharromyces (ragi).

1.    Fermentasi asam laktat

 Asam piruvat yang  terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot. Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.

 CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E(asam piruvat)                           (asam laktat)

2.    Fermentasi alkohol

 Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol. Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.

CH3.CO.COOH —–> CH3.CHO + NADH —–> C2H50H + NAD + E(asam piruvat)           (asetaldehid)                             (etanol)