Bioologi_Metabolisme

METABOLISME

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 + ₃O_{2                                 2}NO₂  +  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 + P_i + 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 0^o 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 40^o 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.

by. Teddy

0 comments share