Metabolisme adalah istilah yang mencakup semua proses kimia yang terjadi
di dalam sel atau tubuh makhluk hidup. Makhluk hidup mendapatkan energi yang
berguna secara biologis dari makanan merupakan fungsi utama semua jenis hewan.
Fungsi tersebut dicapai dengan aktivitas sejumlah besar katalis biologis yang
disebut enzim, yang mengerjakan urutan reaksi kimia dimana dihasilkan adeno
triposphat, ATP dan senyawa-senyawa kaya energi lainnya.
Metabolisme
dalam tubuh makhuk hidup dibedakan menjadi 2, yaitu :
- Anabolisme
adalah reaksi penyusunan molekul sederhana menjadi molekul yang lebih komplek
dengan memerlukan energi. Anabolisme merupakan reaksi penyimpanan energi dalam
bentuk energi kimia sebagai energi cadangan bagi tubuh.
Contoh reaksi anabolisme meliputi : fotosintesis, kemosintesis, sintesis
protein, glukoneogenesis, glikogenesis dll.
- Katabolisme adalah
reaksi yang sifatnya memecah ikatan kimia yang komplek menjadi ikatan yang
lebih sederhana dengan melepaskan energi. Katabolisme merupakan reaksi yang
membebaskan energi ATP dan panas. Reaksi ini berlangsung enzimatis.
Contoh reaksi katabolisme meliputi :
respirasi aerob, respirsi anaerob (fermentasi), glikolisis, lipolisis,
proteolisis, glikogenolisis .
Reaksi anabolisme dan katabolisme sangat berkaitan dengan energi. Pada
reaksi anabolisme terjadi penyimpanan energi, sedangkan pada reaksi katabolisme
terjadi pembebasan energi. Pada peristiwa ini dikenal istilah khusus, yaitu eksergonik
dan endergonik. Reaksi eksergonik adalah reaksi yang menghasilkan atau
membebaskan energi. Reaksi endergonik adalah reaksi yang memerlukan energi
dalam bentuk panas. Reaksi semacam ini disebut teaksi endoterm. Energi
untuk gerak berupa molekul berenergi tinggi, yang disebut molekul ATP. Molekul
tersebut berasal dari penggabungan glukosa melalui reaksi kimia yang panjag dan
kompleks. Glukosa sendiri dikenal sebagai sumber energi yang mengandung energi
ikatan kimia dan berasal dari proses transformasi energi matahari.
Transformasi
energi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu :
Pertama, energi matahari yang ditangkap oleh
klorofil pada tumbuhan hijau diubah menjadi energi kimiawi melalui proses
fotosintesis. Energi kimiawi digunakan untuk sintesis karbohidrat dan molekul
kompleks lainnya dari CO2 dan H2O. Energi radiasi
matahari yang berbentuk energi kinetik diubah menjadi bentuk energi potensial.
Energi kimiawi disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya
sebagai energi ikatan yang menghubungkan atom-atom bakunya.
Kedua, energi kimiawi dari karbohidrat dan
molekul-molekul lain diubah menjadi energi dari ikatan fosfat yang kaya energi
melalui respirasi sel. Transformasi energi berlangsung dalam mitokondria.
Ketiga, energi terlepas bila energi kimiawi
dari ikatan fosfat digunakan oleh sel untuk melakukan kegiatan, seperti kerja
mekanik kontraksi otot, kerja listrik meneruskan impuls saraf, dan kerja
kimiawi serta mensintesis molekul-molekul untuk pertumbuhan. Jika transformasi
ini berlangsung, akhirnya energi mengalir ke sekelilingnya dan hilang sebagai
panas.
Reaksi kimiawi dalam sel-sel tubuh tidak terhitung banyaknya. Dapat
dikatakan bahwa apa pun wujud kegiatan biologik yang kita saksikan, baik yang
dikenal sebagai pertumbuhan, perkembangan, perkembangbiakan, sekresi, ekskresi,
dan sebagainya, sernuanya dengan proses kimia yang ribuan banyaknya. Istilah
metabolisme berkaitan dengan totalitas proses kimia dalam tubuh organisme. Peta
metabolisme adalah suatu bentuk ilustrasi organisasi metabolisme, yang
menyangkut unsur-unsur proses metabolisme, kedudukannya satu dengan yang lain,
juga unsur-unsur yang berproses serta perannya, dan faktor luar yang
berpengaruh. Metabolisme mempunyai 4 fungsi dasar, antara lain :
- menghasilkan energi
kimia dari pemecahan zat makanan yang kaya energi
- mengubah molekul zat
makanan menjadi prekusor unit pembangunan bagi makromolekul sel
- menggabungkan unit
pembangunan tersebut menjadi protein, asam nukleat, lipid, polisakarida dan
komponen sel
- membentuk dan memecah
biomolekul yang diperlukan oleh sel
Anabolisme
1. Fotosintesis
Fotosintesis atau asimilasi carbon adalah proses pengubahan zat-zat
anorganik H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik
karbohidrat dengan menggunakan energi matahari (photos). Dalam peristiwa ini senyawa
berpotensi tinggi (senyawa komplek) diubah atau disusun (disintesis) dari
senyawa berpotensial rendah. Senyawa komplek yang tersusun berupa senyawa
organik, dan senyawa sederhana yang disusunnya adalah senyawa anorganik.
Gambar. Produsen melakukan fotosintesis
Reaksi kimianya :
cahaya
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
+ 6H2O
clorofil
Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang berklorofil. Fungsi
klorofil bagi tumbuhan dalam proses fotosintesis ini adalah mengubah energi
cahaya matahari menjadi energi kimia.
Pada peristiwa ini diperlukan CO2 yang diambil dari udara, dan
H2O yang diisap dari dalam tanah. Kedua zat tersebut di dalam
klorofil diubah menjadi karbohidrat, dan dihasilkan pula senyawa sampingan
berupa oksigen. Pembentukan karbohirat dari air dan CO2 dalam
klorofil adalah melalui tahapan (fase) yang komplek.
Tahap-tahapnya :
- Reaksi terang
Reaksi terang berlangsung dengan adanya cahaya matahari. Pada reaksi ini,
enrgi cahaya matahari merupakan sumber tenaga untuk membangkitkan ATP dan NADPH
yang berasal dari ADP, P, NADP, dan H2O. Hasil sampingan dari proses
ini adalah dibebaskannya O2. Reaksi terang secara sederhana adalah sebagai
berikut :
18 ADP + 18 P + NADP + 12 H2O
12 NADPH + 6 O2 + 6H2O
+ energi
Reaksi terang berlangsung dalam grana dan memerlukan cahaya
matahari. Terjadi pengurangan (pemecahan) air yang disebut fotolisis.
Fotolisis menguraikan molekul air menjadi hidrogrn dan oksigen. Hidrogen
ditangkap oleh moleku-molekul penerima hidrogen (NADP), sedangkan oksigen
dilepas ke udara. Pada reaksi terang ini klorofil berperan mengubah energi
cahaya menjadi energi kimia melalui transfer elektron. Klorofil yang terkena
cahaya matahari akan melepaskan satu elektron, yang proses pemindahan
elektronnya didsebut fosforilasi. Fosforilasi siklik adalah perjalanan
elektron dari suatu tempat kembali ke tempat semula. Fosforilasi nonsiklik
adalah elektron dilepas oleh klorofil dan tidak kembali ke klorofil tetapi
ditangkap oleh aseptor elektron (NADPH2)
- Reaksi gelap (Siklus
Calvin)
Reaksi gelap disebut juga reaksi sintesis. Reaksi ini berlangsung tanpa
adanya cahaya matahari dan merupakan tahap sintesis yang sesungguhnya.
Sumber energi reaksi ini adalah ATP dan NADPH dari reaksi terang. Selama reaksi
gelap, CO2 ditambahkan ke suatu molekul yang disebut karbon akseptor
dengan bantuan elektron dari hidrogen utnuk mensintesis karbohidrat.
Reaksi gelap berangsung di dalam stroma dan tidak memerlukan cahaya.
Terjadi pembentukan karbohidrat (glukosa) dengan menggunakan energi ATP yang
dibentuk saat reaksi terang.
Reaksi gelap secara sederhana adalah sebagai berikut :
6CO2 + 6 Akseptor + 18 ATP + 12 NADPH
à C6H12O6 + 18 ADP + P + 12
NADPH+ akseptor
Gambar. Siklus Calvin
Reaksi gelap disebut juga siklus Calvin, tahap-tahapnya :
- Karboksilasi
Reaksi pengikatan (fiksasi) CO2 dari udara dengan senyawa
organik yang mengandung 5 karbon yaitu RDP (Ribolusa Difosfat). Penggabungan
ini membentuk senyawa organik 3 karbonn yaitu PGA (Phosphoglycerite Acid). RPD
merupakan molekul yang terdapat dalam tumbuhan hijau dan mapu mengikat CO2.
- Reduksi
Terjadi proses reduksi PGA dengan menggukan hidrogen yang berasal dari
NADPH2 dan menggunakan energi dari ATP yang dihasilkan saat reaksi
terang. Hasil tahap ini adalah PGAL (Phosphoglyseraldehyde). Pada tiap siklus
terbentuk 6 molekul PGAL.
- Regenerasi
Terjadi regenerasi RDP (dibentuk RDP kembasli) untuk mengikat CO2
sehingga fotosintesis berlanjut kembali. 6 molekul PGAL yang dibentuk pada
tahap 2,5 molekul kembali membentuk RDP, sehingga hanya 1 molekul PGAL yang
merupakan hasil reaksi gelap. Kemudian 2 molekul PGAL (3C) akan membentuk
molekul glukosa (6C). selanjutnya molekul glukosa bergabung membentuk amilum.
Dari uraian di atas dapat diketahui,
bahwa :
- proses fotosintesis
terjadi secara bertahap
- pada reaksi terang
dihasilkan ATP dan hidrogen yang akan dimanfaatkan untuk fiksasi CO2
dari udara pada saat reaksi gelap
- gas oksigen sebagai
hasil pemecahan air (fotolisis) yang terjadi saat fiksasi CO2
- karbonhidrat
merupakan hasil fiksasi CO2 dan hidrogen yang terjadi pada reaksi
gelap
Faktor yang mempengaruhi fotosintesis :
- kelembaban
- intensitas cahaya
- konsentrasi CO2
- temperatur
- ketersediaan unsur
Fotosintesis pada bacteri (bacteri belerang), reaksinya :
6CO2 + 6H2S
C6H12O6
+ 6S2 + 6H2O
bacteriklorofil
2. Kemosintesis
Kemosintesis merupakan proses pembentukan senyawa bahan organik dari
zat-zat anorganik dengan menggunakan energi yang berasal dari reaksi-reaksi
kimia. Beberapa jenis organisme, misalnya bakteri tertentu yang hidup di dalam
laut, bergantung pada kemosintesis untuk mensuplai energi kimia. Kesamaan
antara fotosintesis dan kemosintesis adalah keduanya melakukan reaksi untuk
konversi energi, memerlukan donor elektron hidrogen, sumber karbon (dalam hal
ini CO2 sebagai sumber karbon) dan memerlukan energi. Dalam
fotosintesis, elektron donor dan hidrogen berasal dari fotolisis air. Namun,
pada kemosintesis elektron donor berasal dari bahan anorganik sedehana,
misalnya hidrogen, nitrgen, besi dan sulfur. Selama kemosintesis, elektron
dilepaskan dari bahan anorganik sehingga menjadi molekul yang tereduksi.
Substansi terduksi ini akan menimbulkan energi kimia, dan digunakan untuk
produksi ATP serta NADPH. Selanjutnya, ATP dan NADPH menyediakan energi untuk
sintesis karbohidrat.
Berikut ini contoh reaksi kimia bakteri kemosintesis yang mengoksidasi
hidrogen dalam hidrogen sulfur untuk memperoleh energi bagi sintesis
karbohidrat.
6 CO2 + 2 H2S à CH2O + H2O +
2S
Dari sekian banyak bakteri yang hidup di bumi, hanya sedikit sekali yang
dapat melakukan kemosintesis.
Kemampuan kemosistesis ini hanya dimiliki oleh beberapa bacteri, antara
lain :
- Bacteri nitrit : Nitrosomonas
dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan mengoksidasi NH3.
Reaksi :
2NH3 + 3O2
2NO2
+ 2H2O + energi
- Bacteri nitrat :
Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat.
Reaksi :
2HNO2 + O2
HNO3 + energi
3. Sintesis protein
Protein merupakan polimer dari asam, amino yang dihubungkan oleh ikatan
peptida, jadi merupakan polipeptida. Protein disintesis oleh ribosom.
Pembongkaran protein menjadi asam amino memerlukan pertolongan
enzim-enzim protease serta air untuk mengadakan hidrolisis pada ikatan-ikatan
peptida. Hidrolisis ini juga dapat terjadi jika dipanasi, diberi basa atau
asam. Dengan cara demikian kita dapat mengenal macam-macam asam amino yang
tersusun di dalam suatu protein.
Menurut jenisnya asam amino dibedakan 2, yaitu :
- Asam amino esensiil
(utama) adalah sangat dibutuhkan oleh tubuh tetapi tidak dapat disintesa tubuh
sendiri maka harus diambil dari luar tubuh (hanya dapat disintesis oleh sel-sel
tumbuhan)
misal : valin, histidin, arginin, leusin, isoleusin, lisin, mesionin,
treonin, triptofan, dan fenilalanin.
- Asam amino
nonesensiil adalah asam amino yang dapat disintesa oleh tubuh sendiri melalui
senyawa antara respirasi.
misal : glisin, glutamin, alanin, serin, sistenin, prosin, tirosin,
asparagin.
4. Sintesa lemak
Lemak disintesis dari asam lemak dan gliserol atau dari protein dan
karbohidrat setelah diubah menjadi asetil koenzin A. Bila cadangan energi
berkurang lemak dibongkar atau dioksidasi (beta oksidasi) menjadi koenzim A
yang langsung masuk ke mitokondria untuk dibongkar dalam siklus Krebs yang
menghasilkan ATP.
Sintesis asam lemak berlangsung melalui jalur yang khusus. Mula-mula
karbohidrat akan dipecah menjadi gula sederhana, yaitu glukosa. Glukosa diubah
menjadi asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat diubah menjadi asetil ko-A.
Dengan katalisator enzim asam lemak sintetase, satu molekul asetil ko A dan
tujuh molekul malonil ko-A akan membentuk satu molekul asam palmitat dengan 16
karbon, dan melepaskan tujuh molekul CO2.
Asetil ko-A +7 Malonil ko-A + NADPH + 20 H+ à CH3(CH2)14COOH-
+ 7 CO2 + 8CoA-SH + 14 NADP + 6H2O
Dalam hal ini, malonil ko A dibentuk dari asetil ko A melalui reaksi
sebagai berikut :
Asetil ko A + ATP + CO2 + CO2 + H2O à
Malonil ko A + ADP + Pi + H+
Selain jalur tersebut, lemak dapat disintesis melalui jalur lain, yaitu
jalur PGAL atau siklus Calvin-Benson. Pada siklus Calvin-Benson, setiap CO2
akan bergabung dengan ribulose difosfat (RuDP) yang kahirnya membentuk asam
fosfogliserat (PGA). Setiap PGA mengalami fosforilasi oleh ATP dan diinduksi
oleh NADPH untuk membentuk asetilfosfogliseraldehid. PGAL selanjutnya dapat
dikonversi menjadi lemak.
PGAL
gliserol
lemak
Asam lemak
+ N dan
P
fosfolipid
Katabolisme
1. Respirasi
Respirasi merupakan peristiwa pembebasan energi melalui pembongkaran
sumber energi secara kimia. Respirasi dibedakan menjadi respirasi aerob
(respirasi yang membutuhkan oksigen sebagai penangkap/ akseptor elektron) dan
respirasi anaerob (respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas sebagai
akseptor elektron).
Respirasi meliputi proses enzimatis di dalam sel di mana glukosa, asam
lemak dan asam amino diubah menjadi CO2 dan H2O dengan
pengubahan energi dari zat makanan menjadi energi (ATP). Proses respirasi
ditandai dengan rentetan reaksi kimia yang dapat dibedakan menjadi 4 tahap
pokok yaitu :
a. Glikolisis
Glikolisis adalah peristiwa pengubahan glukosa (6 atom C) menjadi
molekul yang lebih sederhana yaitu asam piruvat (3 atom C). Produk penting
peristiwa glikolisis :
- 2 molekul asam piruvat
- 2 molekul NADH sebagai sumber elektron
berenergi tinggi
- 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa
Untuk setiap molekul glukosa dapat menghasilkan empat moleku ATP tetapi
dua molekul digunakan untuk beberapa reaksi kimia. 10 langkah peristiwa
glikolisis yang menunjukan perubahan mulai dari glukosa kemudian semakin
berkurang kekomplekan mlekulnya dan berakhir sebagai molekul asam pirufat.
b. Dekarboksilasi oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif adalah proses perubahan asam piruvat mejadi
asetil koenzim A yang bersifat oksidatif. Dehidrogenasi dua molekul asam
pirufat untuk menghasilkan dua asetil koenzim A dan dua CO2 di dalam
mitokondria dan pemindahan selanjutnya dari pasangan dua elektronnya ke
oksigen.
c. Siklus Krebs (siklus asam
sitrat/ reaksi siklik)
Siklus Krebs adalah proses pengubahan jumlah atom karbon (C) dengan
bantuan enzim dehidrogenase dan enzim dekarboksilase. Siklus Krebs berlangsung
dalam dalam mitokondria. Pada siklus ini terjadi perubahan asetil ko-A dan
pemecahan rantai karbon pada glukosa. Dalam proses ini dihasilkan 2 molekul
ATP.
Urutan peristiwa kimia yang terjadi pada siklus Krebc cukup kompleks
seperti urutanberikut :
- Asam piruvat yang
berasal dari glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus Krebs setelahbereaksi
dengan NAD+ (nikotinamid adenine dinucleotide), dan ko enzim A atau
ko A (Co A), membntuk senyawa asetil ko A . Dalam peristiwa ini dihasilkan CO2
dan NADH. Perubahan kandungan C adalah dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C asetil
ko A.
- Peristiwa selanjutnya
adalah reaksi antara asetil ko A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C), dan
terjadilah asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ko A dibebaskan kembali.
- Selanjutnya asam
sitrat (6C) bereaksi dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat
(5C) dengan membebaskan CO2.
- Peristiwa berikutnya
agak komoleks, yaitu pembentukan asam suksinat dan menghasilkan ATP setetah
bereaksi dengan NAD+ dan membebaskan NADH, CO2, dan
menghasilkan ATP setelah bereaksi denga ADP dan asam fosfat anorganik.
Gambar. Glikolisi
- Asam suksinat yang
terbentuk kemudian akan bereaksi dengan FAD (flavin adenin dinucleotide) dan
membentuk asam malat (4C),dengan membebaskan FADH2.
- Asam malat (4C)
kemudian beraksi dengan NAD+ dan membentuk asam oksalo asetat (4C)
dengan membebaskan NADH. Karena asam oksalo asetat akan kembali bereaksi dengan
asetil ko A sepreti pada langkah ke-2 di atas.
d. Transpor elektron repirasi
Transpor elektron berlangsung di membran dan mitokondria, dan berakhir
setelah elektron bersama-sama dengan H+ menuju dan akhirnya bereaksi
dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O.
Reaksinya kompleks, tetapi hal ini yang berperan penting adalah NADH, FAD dan
molekul-molekul khusus yang berperan dalam respirasi, seperti Flavo
protein, Ko Q, serta beberapa sitokrom. Di kenal ada beberapa sitokrom,
yaitu sitokrom c1, c, a, dan a3. Elektron berenergi
tinggi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke FMN (flavin mono
nucleotide) dan selanjutnya ke Q. Sitokrom c1, c, a, a3
, dan selanjutnya berikatan dengan ion H+ yang diambil dari
lingkungan sekitarnya sehingga terjadi reaksi yang membentuk H2O.
Secara sederhana reaksinya 24 e + 24 H+ + 6O2
12H2O.
Jadi hasil akhir proses ini adalah terbentuknya H2O sebagai
hasil sampingan respirasi.
Proses respirasi tesebut dapat diringkas sebagai berikut :
- Glukosa + 2P + 2NAD+
à 2 piruvat + 2
NADH + 2H+ + 2H2O + 2 ATP
- 2 NADH + 2 Ko A
+ 6P + 6 ADH + O2 à
2 NAD+ + 8 H2O
+ (4 – 6) ATP
- 2 piruvat + 2
Ko A + 6P + O2
à
2 aetil Ko A + 2 CO2 +
H2O + 6 ATP
- 2 asetil Ko A + 24P
24ADP + 4 O2
à
2 Ko A –SH + 4CO2 + 26 H2 24 ATP
- 4 ATP untuk sel
prokaryotik
- 6 ATP untuk sel
eukaryotik
Jadi dari 1 molekul glukosa bila direspirasi secara aerob akan
menghasilkan 36 – 38 ATP
Seluruh persamaan dapat ditulis :
Glukosa + 38 ADP +6O2
6CO2 + 44 H2O + 38 ATP
Gambar. Siklus Krebs
Gambar. Transpor elektron
2. Fermentasi
Fermentasi adalah proses penguraian yang dilakukan oleh mikroorganisme
(misal jamur) yang berlangsung dalam keadaan anaerob untuk memperoleh energi.
Respirasi aerob menggunakan oksigen sebagai penerima hidrogen. Respirasi yang
tidak menggunakan oksigen sebagai penerima hidrogen disebut reaksi anaerob.
Respirasi anaerob merupakan respirasi sel yang tidak sempurna, karena
tersisa senyawa berenergi tinggi seperti asam laktat dan alkohol. Kerugian
respirasi anaerob :
- dalam jumlah grol zat
yang sama menghasilkan energi yang jauh lebih sedikit
- dihasilkan zat-zat
yang dapat menjadi racun bagi sel, misal alkohol
Resprasi anaerob
: C6H12O6
+ 6O2 à 6H2O
+ 6CO2 + 38 ATP
Respirasi anaerob pada sel ragi (fermentasi alkohol) :
C6H12O6
à 2CH3CH2OH
+ 2CO2 + 2 ATP
(etil alkohol)
Respirasi anaerob pada sel hewan :
C6H12O6 à
2CH3CH (OH)COOH + 2CO2
+ 2 ATP
(asam laktat)
Enzim
Enzim adalah
protein yang mengkatalis reaksi dan mempengaruhi kecepatan reaksi tetapi
tidak ikut dalam reaksi. Metabolisme sel dipacu oleh adanya enzim sebagai biokatalisator,
yang artinya zat yang mempercepat reaksi tetapi tidak ikut bereaksi.
Sifat-sifat enzim, antara lain :
- mempercepat reaksi kimia
- bekerja secara khas (spesifik), yang
artinya setiap enzim hanya untuk satu substrat
- hanya bekerja pada kisaran suhu dan pH
tertentu
- rusak pada suhu yang terlalu tinggi
atau terlalu rendah
- tidak berubah susunan kimianya oleh
reaksi tempat enzin bekerja
- dapat bekerja bolak-balik
- enzim bekerja khas dan diberi nama
menurut senyawa atau zat yang dipengaruhinya
- beberapa enzim dihasilkan dalam bentuk
belum aktif yang disebut zimogen, beru mampu bekerja setelah diaktifkan
oleh suatu aktivator
Faktor-faktor yang mempengaruhi dan aktivitas enzim,
meliputi :
- Temperatur
Umumnya enzim tidak menunjukan aktivitas lagi bila tempetraur turun
sampai 0o C. Namun enzim-enzim itu tidak rusak. Jika dikembalikan
pada temperatur yang biasa, aktivitas enzim pulih kembali seperti sebelum
mengalami pendinginan sampai titik beku. Sebaliknya temperatur setinggi 40o
C sedah dapat menurunkan kegiatan enzim, bahkan dapat mematikan banyak
enzim.
- Air
Temperatur optimum belum dapat menumbuhkan biji bila masih dalam keadaan
kering. Baru setelah ada air, imbibisi mulailah biji itu berkecambah. Dengan
demikian jelas bahwa iir memegang peranan penting dalam memulai kegiatan enzim.
Pada waktu biji dalam keadaan kering kegiatan enzim tidak kelihatan sama
sekali.
- PH
Jika pH naik atau turun, dapat dipastikan aktivitas enzim berubah.
Kadang-kadang perubahan pH yang berasal dari lingkungan membawa perubahan
fungsi dari suatu enzim.pada pH tertentu , suatu enzim mengabah substrat
menjadi menjadi hasil akhir. Maka perubahan pH dapat membalik kegiatan enzim
menjadi pengubahan hasil akhir kembali menjadi substrat.
- Hasil akhir
Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia itu tidak konstan, misalnya
kegiatan pada awal reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan
atau akhir reaksi. Demikian halnya dengan reaksi yang dibantu oleh enzim, pada
awalnya reaksi yang bertumpuk-tumpuk. Apabila hasil akhir dapat disingkirkan,
kegiatan reaksi akan berlangsung dengan kecepatan yang konstan bila
faktor-faktor lainnya konstan pula. Oleh karena itu dapat ditarik kesimpulan
bahwa hasil akhir yang bertumpuk-tumpuk itu menghambat aktivitas enzim.
- Substrat
Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru, sedangkan
sesuatu yang baru ini kita sebut hasil akhir. Umumnya terdapat hubungan linear
antara substrat dengan hasil akhir bilakonsentrasi enzim tetap,pH konstan dan
temperatur konstan. Jadi bila jumlah substrat yang tersedia ada dua kali lipat,
hasil akhirnyapun akan mencapai dua kali lipat.
- Zat penghambat
Zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim diantaranya adalah
garam-garan dari logam berat, seperti air raksa. Pekerjaan suatu enzim
terhadap suatu substrat, dapat kita gambarkan seprti bekerjanya kunci terhadap
induk (lobang) kunci. Struktur suatu molekul enzim tertentu itu bagaikan anak
kunci yang cocok digunakan untuk menggerakan atau mengubah suatu molekul
substrat yang tertentu pula.
Komponen
penyusun enzim :
a. Enzim protein sederhana, yang
tersusun oleh protein saja
b. Enzim konjugasi (holoenzim),
yang tersusun dari :
- Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun dari
protein bersifat termolabil, mudah rusak pada suhu di atas 600C.
- Kofaktor adalah enzim yang tidak tersusun dari
protein bersifat termostabil, tahan panas, dapat berupa ion logam, berperan
sebagai stabilisator agar enzim tetap aktif, contoh : Mg++, Ca++,
Fe++, Cu++, K+, Na+, berupa senyawa
organik, berperan pada reaksi enzimatis tertentu, yang mudah lepas dari protein
disebut koenzim A, NAD (Nikotinamioa Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin
Adenin Dinukeitida), sitokrom berbagai vitamin B, misalnya vitamin B, B1,
B2.
Gb. Hubungan apoenzim, koenzim, holoenzim dan
substrat.
Gb. Hubungan penghambat, enzim dan substrat
Kerja enzim
dapat dihambat oleh inhibitor. Inhibitor dapat dibedakan menjadi 2,
yaitu :
- Inhibitor kompetitif : Inhibitor
kompetitif mempunyai struktur seperti substrat sehingga bersaing untuk
menempati sisi aktif enzim. Pengaruh ini dapat dihilangkan dengan menaikan
konsentrasi substrat.
- Inhibitor nonkompetitif : Inhibitor
nonkompetitif dapat berkait dengan enzim di luar sisi aktif sehingga enzim
kehilangan aktivitasnya. Akibatnya permukaan sisi aktif tidak dapat berikatan
dengan substranya.
Inhibitor yang
tidak merusak enzim disebut inhibitor reversible, sedang inhibitor yang
dapat merusak enzim disebut inhibitor irreversible, misal racun dan
cianida.
Contoh dan peranan enzim yang
terlibat dalam proses metabolisme, antara lain :
- Enzim katalase
Banyak terdapat di dalam sel-sel tumbuhan dan hewan. Mempunyai gugus
prostetik (bagian yang aktif) berupa besi. Fungsinya membantu pengubahan
hidrogen perioksida menjadi air dan oksigen.
- Enzim oksidase
Berupa protein yang mengandung atau tembaga. Fungsi enzim ini mempergiat
penggabungan O2 dengan suatu substrat yang pada saat bersamaan juga
mereduksikan O2 sehingga terbentuk H2O.
- Enzim hidrase
Golongan jenis enzim ini aktivitasnya dapat menambah atau mengurangi air
dari suatu senyawa tanpa menyebabkan terurainya senyawa yang bersangkutan.
contoh : fumarase, enolase dan akonitase.
- Enzim dehidrogenase
Enzim ini banyak terdapat pada hewan atau tumbuhan. Berperanan
memindahkan hidrogen dari zat yang satu ke zat yang lain. Peristiwa biasanya
terjadi pada tumbuhan, sedangkan pada hewan enzim ini dapat juga memindahkan
hidrogen ke oksigen.
- Enzim
transposporilase
Golongan enzim ini kegiatannya mengoperkan H3PO4
dari molekul yang satu ke molekul yang lain. Dalam pengoperan phospat itu,
beberapa enzim transporolilase membutuhkan bantuan ion-ion Mg++.
- Enzim karboksilase
Enzim jenis ini dapat membatu pengubahan asam organik secara bolak-balik.
Contohnya pengubahan asam piruvat menjadi asam asetalhida dibantu oleh
karboksilase piruvat. Demikian pula pengubahan asam oksalosuksinat menjadi asam
-a ketoglutarat, berlangsung karena bantuan karaboksilase yang ditolong dengan
ion-ion Mn++.
- Enzim desmolase
Golongan enzim ini membantu dalampemindahan atau penggabungan
ikatan-ikatan karbon,seprti aldohalase di dalam pemecahan karboksilase fruktosa
menjadi gliseraldehida dan dehidroksiaseton.
- Enzim peroksidase
Peranan enzimini adalah membantu mengoksidasikan terutama senyawa-senyawa
fenolat, sedangkan oksigen yang dipergunakan diambil dari H2O2.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar