Metabolisme (bag 1)

Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup, pada metabolism sel bahan dan energy diperoleh dari lingkungan sel yang berupa cairan. Cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri dari ion dan gas berikut:
1. Gas (terutama O2 dan CO2)
2. Ion anorganik (terutama Na+, Cl- ,K , Ca++, HCO3, PO4).
3. Zat organik (makanan dan vitamin )
4. Hormon
Mekanisme pertukaran zat dalam sel dengan cairan eksternal melalui lima cara, yaitu difusi, osmosis, transport aktif, endositosis, dan eksositosis. Bahan yang terdapat dalam cairan sel dapat digunakan sebagai bahan baku gula, asam lemak, gliserol dan asam aminoyang kemudian disusun menjadi makromolekul sel seperti polisakarida, lipid dan protein asam nukleat.
Metabolisme dapat dogolongkan menjadi dua, yaitu proses penyusunan (anabolisme) dan proses pembongkaran (katabolisme).


UNSUR-UNSUR DALAM METABOLISME

A.Enzim

Beberapa reaksi kimia dalam tubuh mahluk hidup terjadi sangat cepat. Hal ini terjadi karena adanya suatu zat yang membantu proses tersebut. Bila zat ini tidak ada ada maka proses – proses tersebut akan terjadi lambat atau tidak berlangsung sama sekali. Zat tersebut dikenal dengan nama fermen atau enzim. Enzim adalah biokatalisator, yang artinya senyawa dapat mempercepat reaksi-reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia.
Menurut Kuhne (1878), enzim berasal dari kata in + zyme yang berarti sesuatu didalam ragi.Berdasarkan penelitian maka dapat disimpulkan bahwa enzim adalah suatu protein yang berupa molekul – molekul besar, yang berat molekulnya adalah ribuan. Sebagai contoh adalah enzim katalase berat molekulnya 248.000 sedang enzim urese beratnya adalah 438.000.
Pada enzim terdapat bagian protein yang tidak tahan panas yaitu disebut dengan apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein adalah bagian yang aktif yang disebut gugus prostetik, biasanya berupa logam seperti besi, tembaga, seng atau suatu bahan senyawa organik yang mengandung logam. Apoenzim dan gugus prostetik merupakan suatu kesatuan yang disebut holoenzim, tetapi ada juga bagian enzim yang apoenzim dan gugus prospetiknya tidak menyatu. Bagian gugus prostetik yang lepas disebut koenzim, yang aktif seperti halnya gugus prostetik.
Contoh koenzim adalah vitamin atau bagian vitamin (misalnya : vitamin B1, B2, B6, niasin dan biotin).

1. Cara kerja enzim
Ada dua cara kerja enzim, yaitu model kunci gembok dan induksi pas.
a. Model gembok-kunci (lock and key)
Enzim dimisalkan sebagai gembok karena memiliki sebuah bagian kecil yang dapat berikatan dengan substrat . bagian tersebut disebut sisi aktif.
Substrat dimisalkan sebagai kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim (gembok).
b. Model induksi pas (induced fit/)
Pada model ini sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk substratnya.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
a. Temperatur/suhu
Oleh karena enzim tersusun dari protein maka enzim sangat peka terhadap temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein. Temperatur yang terlalu rendah dapat menghambat reaksi. Pada umumnya temperatur optimum enzim adalah 30-40 derajat Celcius.
Kebanyakan enzim tidak menunjukkan reaksi jika suhu turun sampai 0 derajat Celcius, namun enzim tidak rusak. Apabila suhu normal maka enzim akan aktif kembali. Enzim tahan pada suhu rendah, namun rusak diatas suhu 50 derajat Celcius.

b. Perubahan pH
Enzim juga sangat terpengaruh oleh pH. Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi sisi aktif berkombinasi dengan substratnya. pH optimum yang diperlukan berbeda-beda tergantung jenis enzimnya.

c. Konsentrasi enzim dan substrat
Agar reaksi berjalan optimum maka perbandingan jumlah antara enzim dan zubstrat harus sesuai. Jika enzim terlalu sedikit dan substrat terlalu banyak reaksi akan berjalan lambat bahkan ada substrat yang tidak terkatalisasi. Semakin banyak enzim, reaksi akan semakin cepat.

3. Inhibitor Enzim
Seringkali enzim dihambat oleh suatu zat yang disebut inhibitor, ada dua jenis inhibitor yaitu sebagai berikut:
a. Inhibitor kompetitif.
Pada penghambatan ini zat-zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan struktur substrat. Dengan demikian baik substrat maupun zat penghambat berkompetisi atau bersaing untuk bersatu dengan sisi aktif enzim, jka zat penghambat lebih dulu berikatan dengan sisi aktif enzim, maka substratnya tidak dapat lagi berikatan dengan sisi aktif enzim.

b. Inhibitor nonkompetitif
Pada penghambatan ini, substrat sudah tidak dapat berikatan dengan kompleks enzim-inhibitor, karena sisi aktif enzim berubah.

4. Nomenklatur dan klasifikasi enzim
Enzim diberi nama dengan menambahkan akhiran ase terhadap nama substrat yang diubah oleh enzim tersebut, misalnya enzim maltase menjadi glukosa; enzim yang mengubah lemak (lipid) adalah lipase; enzim–enzim yang mengadakan perubahan karbohidrat merupakan kelompok karbohidrase.
Berdasarkan peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalam suatu reaksi, enzim dapat digolongkan menjadi golongan berikut:

a. Golongan Hidrolase,
yaitu enzim yang dengan penambahan air atau dengan adanya air dapat mengubah suatu substrat menjadi hasil akhir, misalnya karboksilase, protese dan lipase.

b. Golongan Desmolase,
yaitu enzim yang dapat memecah ikatan C – C atau C – N , contohnya enzim – enzim peroksidase, dehidrogenase, katalase, karboksilase dan transaminase.
Dengan berkembangnya ilmu generika dan dilakukannya berbagai percobaan di bidang ini, dapat dibuktikan bahwa pembentukan enzim atau kelompok enzim diatur oleh gen atau keompok gen dalam kromosom. George beadle dan Edward tatum mendapat hadiah nobel pada tahun 1958 dalam menemukan gen – gen pengandali sintesis protein dan enzim, yang disimpulkan dalam suatu teori “one gene one enzyme”.
Sifat-sifat enzim :
1) Sebagai biokatalisator :
- mempengaruhi kecepatan reaksi kimia, tetapi zat tersebut tidak mengalami perubahan kimia yang bersifat permanen.
- jumlah tidak perlu banyak
2) Bersifat spesifik, artinya suatu enzim hanya aktif pada substrat tertentu.
3) Dipengaruhi suhu :
- suhu maksimum
- suhu optimum ±40derajat Celcius
- suhu minimum
4) dipengaruhi pH , suatu ezim hanya aktif pada pH tertentu saja
5) dapat bekerja di luar dan di dalam sel.