Enzim
dan Metabolisme
Enzim
Pengertian enzim
Enzim adalah biokatalisator
organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri
atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein.
Sifat-sifat enzim
a. Enzim
merupakan senyawa protein.
b. Enzim
mengalami denaturasi/kerusakan pada temperatur tinggi.
c.
Efektif dalam jumlah kecil.
d.
Bekerja secara bolak-balik (reversible),
artinya enzim tidak menentukan arah reaksi. Enzim mengkatalisis penguraian
suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. Sebaliknya, enzim juga
mengkatalisis penyusunan senyawa-senyawa tersebut menjadi senyawa semula.
e.
Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung.
f.
Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya
mempercepat reaksi.
g.
Spesifik untuk reaksi tertentu.
Cara kerja enzim
1) Model kunci –
dan anak kunci yang
diusulkan oleh Emil Fisher pada tahun 1894, yang menyatakan bahwa bentuk
molekul substrat dengan sisi aktif enzim serupa dengan anak kunci dengan
kuncinya.
2) Induced-fit model diusulkan
pada tahun 1958 oleh Daniel E. Koshland, Jr. yang menyatakan bahwa terikatnya
substrat menyebabkan perubahan
konformasi pada bagian sisi aktif enzim.
Peran enzim dalam
metabolisme
1.
Enzim katalase
Enzim
katalase berfungsi membantu pengubahan hidrogen peroksida menjadi air dan
oksigen.
2.
Enzim oksidase
Enzim
oksidase berfungsi mempergiat penggabungan O2 dengan suatu substrat yang
pada saat bersamaan juga mereduksikan O2, sehingga terbentuk H2O.
3. Enzim hidrase
Enzim
hidrase berfungsi menambah atau mengurangi air dari suatu senyawa tanpa
menyebabkan terurainya senyawa yang bersangkutan. Contoh: fumarase,
enolase, akonitase.
4. Enzim
dehidrogenase
Enzim
dehidrogenase berfungsi memindahkan hidrogen dari suatu zat ke zat yang
lain.
5. Enzim
transphosforilase
Enzim
transphosforilase berfungsi memindahkan H3PO4 dari molekul satu ke molekul
lain dengan bantuan ion Mg2+.
6. Enzim
karboksilase
Enzim
karboksilase berfungsi dalam pengubahan asam organik secara
bolak-balik.Contoh pengubahan asam piruvat menjadi asetaldehida dibantu
oleh karboksilase piruvat.
7. Enzim desmolase
Enzim
desmolase berfungsi membantu dalam pemindahan atau penggabungan ikatan
karbon.Contohnya, aldolase dalam pemecahan fruktosa menjadi gliseraldehida
dan dehidroksiaseton.
8. Enzim peroksida
Enzim
peroksida berfungsi membantu mengoksidasi senyawa fenolat, sedangkan
oksigen yang dipergunakan diambil dari H2O2.
Metabolisme
sel
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam makhluk
hidup, mulai makhluk hidup bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri,
protozoa, jamur, tumbuhan, hewan; sampai makhluk yang susunan tubuhnya kompleks seperti manusia.
A.
Katabolisme
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
yang lebih sederhana dengan bantuan enzim.
Proses utama katabolisme adalah respirasi seluler, dimana gula glukosa
dan bahan organik lainnya dirombak menjadi karbondioksida dan air. Setelah
perombakan tersebut, energi yang tersimpan dalam molekul organik dapat
digunakan untuk melaksanakan kerja sel (Campbell, dkk: 2000).
1.
RESPIRASI
Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi
internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasi
anaerobik (tidak membutuhkan oksigen).
1)
Respirasi
aerob
Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah
glukosa secara sempurna menjadi CO2, H2O, dan
menghasilkan energi sebesar 38 ATP.Pada pernapasan ini, pembebasan energi
menggunakan oksigen bebas dari udara.Pada tumbuhan, oksigen yang dibutuhkan
diperoleh dari udara melalui mulut daun dan lentisel.Zat organik terutama
karbohidrat dipecahkan.
Pengubahan glukosa
menjadi CO2 da H2O dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu
glikolisis, reaksi antara (dekarbosilasi oksidatif/oksidasi piruvat), siklus
Krebs, dan transfer elektron.
a.
Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang
memecah glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi asam piruvat (terdiri dari 3
atom C).
b.
Reaksi
antara/oksidasi piruvat
Dalam reaksi ini, piruvat dioksidasi
(dekarboksilasi oksidatif) menjadi Asetil-KoA, yang terjadi di dalam matriks
mitokondria.
c. Siklus Krebs
Siklus Krebs adalah
reaksi antara asetil KoA dengan asam oksaloasetat, yang kemudian membentuk asam
sitrat.Ada delapan tahapan utama yang terjadi selama siklus Krebs.
d.
Transfer
Elektron
Transpor elektron terjadi di membran
dalam mitokondria, dan berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi
dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O.ATP yang
dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP.
2)
Respirasi anaerob
Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak
menggunakan oksigen sebagai penerima elektron akhir pada saat pembentukan ATP.
Meskipun energi yang dihasilkannya jauh lebih kecil daripada respirasi aerob,
jumlah ini cukup bagi mikroorganisme dan energi awal bagi hewan.
Respirasi pada
tumbuhan, tidak bisa diamati seperti pada manusia. Tumbuhan melakukan respirasi
pada bagian daunnya yang dikenal dengan stomata atau mulut daun. Melalui
stomata, tumbuhan menyerap oksigen. Tumbuhan bisa melakukan respirasi aerob dan
anaerob.
2.
FERMENTASI
Fermentasi adalah
produksi energi di dalam sel berupa respirasi yang terjadi dalam kondisi
anaerob (tanpa melibatkan oksigen). Fermentasi menggunakan agen pengoksidasi yang berasal dalam sel dan
jaringan dari organisme tersebut, dengan mentransfer elektron dari NADH
ke piruvat
atau turunan
dari piruvat.
a. Fermentasi
alkohol
Dalam beberapa mikroorganisme seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan
CO
dalam proses yang disebut fermentasi alkohol.
dalam proses yang disebut fermentasi alkohol.
b. Fermentasi
Asam Laktat
Sama halnya dengan
fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat dimulai dengan tahap glikolisis. Fermentasi
asam laktat dilakukan oleh sel otot dan beberapa sel lainnya, serta beberapa
bakteri asam laktat.
B. Anabolisme
Anabolisme
adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks,
nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme
memerlukan energi, misalnya: energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia
untuk kemosintesis.
Reaksi
anabolisme menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat dibutuhkan oleh banyak
organisme, baik organisme produsen (tumbuhan) maupun organisme konsumen (hewan,
manusia). Beberapa contoh hasil anabolisme adalah glikogen, lemak, dan protein
berguna sebagai bahan bakar cadangan untuk katabolisme, serta molekul protein,
protein-karbohidrat, dan protein lipid yang merupakan komponen struktural yang
esensial dari organisme, baik ekstrasel maupun intrasel.
Beberapa macam proses
anabolisme yang terjadi pada mahluk hidup diantaranya:
1. FOTOSINTESIS
Masa
depan manusia sedikit banyak ditentukan oleh produksi bahan makanan, bahan bakar dan serat melalui proses
fotosintesis. Proses sintesis karbohidrat dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan
H2O) pada tumbuhan berpigmen dengan bantuan energi cahaya matahari disebut
fotosintesis dengan persamaan reaksi kimia berikut ini.
1.
Reaksi
Terang
Berdasarkan hasil percobaan
Robert Eerson dan rekan-rekannya pada tahun 1956 (cambal edisi ke-5 1987), mereka menyimpulkan bahwa
reaksi-reaksi terang harus mencakup dua proses yang berlaianan: satu yang
diberi energi oleh cahaya dengan panjang gelemobang lebih besar, dinamai
fotosistem I, dan yang satu lagi dinamai fotosistem II yang mendapat energi dari
cahaya berpanjang gelombang lebih pendek.
Reaksi terang melibatkan
dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem
I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal
menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II)
berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680
nm
2.
Reaksi gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan
dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus
Calvin-Benson. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa
ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu
senyawa 3-phosphogliserat.Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi
gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.Penambatan CO2
sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco. Tumbuhan
yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena
senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat
yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate
carboxilase.
2.
Kemosintesis
Cahaya digunakan sebagai sumber energi untuk
memecah molekul air. Elektron yang dihasilkan digunakan dalam proses transport
elektron yang menghasilkan NADPH dan ATP. Senyawa NADH dan ATP ini digunakan
untuk sintesis gula (selanjutnya diubah menjadi amilum) yang akan digunakan
sebagai cadangan makanan oleh tumbuhan. Jadi, energi cahaya diubah menjadi
energi yang tersimpan dalam bentuk ikatan kimia.
Sumber energi tidak hanya cahaya.Beberapa
mikroorganisme ada yang dapat memperoleh energi dengan jalan mengoksidasi
senyawa kimia.Misalnya bakteri belerang (Begiota, Thiotrix), bakteri nitrit
(Nitrosomonas), bakteri nitrat (Nitrosobacter), dan bakteri besi (Cladotrix).
3.
BIOSINTESIS
a.
Glukoneogenesis
Proses pembentukan glukosa (glukosa)
dari zat lain selain gula di dalam sel, mungkin saja bahan pembentuk itu masih
dalam kelompok karbohidrat seperti glikogen atau bahan-bahan lain seperti
protein, lemak, laktat dan asetil koenzim A. Hal tersebut dapat terjadi disebabkan tubuh
memiliki mekanisme untuk mengubah berbagai senyawai. Di lain pihak terdapat
kesamaan jalur dari anabolisme maupun katabolisme zat-zat makanan terutama
karbohidrat, lipid, protein dan asam nukleat. Glukoneogenesis terjadi pada sitosol, walaupun masih
terdapat beberapa reaksi yang berjalan di dalam mitokondria dan harus di
transfer ke sitosol. Organ utama yang menjadi tempat terjadinya glukoneogenesis
pada hewan yaitu hati. Sepintas glukoneogenesis
seperti reaksi kebalikan glikolisis. Namun demikian terdapat beberapa reaksi
yang bukan merupakan reaksi kebalikan glikolisis dan beberapa reaksi yang sulit
untuk membalian reaksi glikolisis
b.
Sintesis
Lemak
Lemak
dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga
zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs.Sebagian besar pertemuannya
berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil
Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai
bahan pembentuk semua zat tersebut.Lemak dapat dibentuk dari protein dan
karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.
c.
Sintesis Protein
Sintesis
protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom.
Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk
molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida. Setiap sel
dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai
dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti
sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai “pengatur
sintesis protein”. Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.
No comments:
Write komentar