Raytecho: katabolisme -->
Latest Update
Fetching data...

Senin, 22 Oktober 2018

Metabolisme Bab 2

RESPIRASI AEROB



Postingan sebelumnya kita sudah membahas cukup detil mengenai metabolisme dan enzim. Nah, postingan kali ini akan membahas mengenai Respirasi Aerob (untuk yang Anaerob nanti dulu ya, sabar). Apa? Belum baca postingan sebelumnya? Nih, Baca Di Sini!

Mungkin kau sudah pernah mendengar kata Respirasi, kan? Ya, tentu pada dikala mempelajari materi Sistem Pernapasan, sering kali istilah Respirasi disamakan dengan Pernapasan. Ingatan yang bagus! (ingatan saya).


[gambar 1. Ilustrasi Respirasi Seluler]

Respirasi bahwasanya merujuk pada istilah yang lebih dalam dari sekadar pernapasan (Ventilasi). Lalu apa itu Respirasi?

"Respirasi yaitu proses pemecahan molekul organik yang dilakukan oleh sel untuk menghasilkan energi"

Proses ini biasanya melibatkan oksigen, maka disebut Respirasi Aerob. Dengan oksigen, pemecahan molekul organik tersebut sanggup berjalan optimal dan menghasilkan energi yang besar. Itulah mengapa dalam bernapas, kita selalu memerlukan Oksigen. Apabila keberadaan oksigen terbatas, respirasi aerob akan sulit berjalan. Kondisi ini bukan problem bagi beberapa jenis mikroorganisme yang sanggup melaksanakan respirasi tanpa oksigen bebas, atau disebut Respirasi Anaerob.

Lalu ...Siapakah Pelaku Respirasi Aerob?

Respirasi aerob dilakukan oleh semua organisme tingkat tinggi (hewan dan tumbuhan) dan semua organisme eukariotik yang membutuhkan oksigen dalam memecah senyawa organik untuk menghasilkan energi. Katakanlah, contohnya Manusia. Manusia melaksanakan respirasi secara aerobik. Respirasi tersebut berlangsung di dalam sel.

Sel membutuhkan perangkat berupa mitokondria untuk sanggup melaksanakan respirasi secara aerobik. Sebab di dalamnya tersedia alat dan materi untuk menjalankan proses tersebut. Berjalannya respirasi aerob pada sel eukariotik sekurangnya membutuhkan sitoplasma, membran dalam mitokondria, matriks mitokondria, dan krista mitokondria.


[gambar 2. Mitokondria dan Bagiannya]

Perhatikan gambar struktur mitokondria di atas. Cermati letak bagian-bagian yang merupakan pelaku respirasi aerob.
Bahasa Inggeris? Gak ngerti? Bodo ye ...Kamu kalau mau sainsnya berkembang minimal bahasa Inggris jangan Edge amat.

Oke, kini kita udah sama-sama tahu di mana respirasi aerob itu terjadi. Sekarang, Apa Saja Bahan Untuk Proses Respirasi Aerob?

Bahan untuk respirasi aerob sanggup kau lihat dari rumus umum reaksinya. Tahukah kau dengan rumus yang sangat terkenal di bawah ini?


[gambar 3. Rumus Respirasi Glukosa]

Ya, itu yaitu rumus umum respirasi aerob untuk molekul glukosa. Rumus itulah yang menjelaskan kepada kita secara sederhana mengapa dikala bernafas kita menghirup oksigen kemudian menghembuskan karbondioksida dan uap air. Tapi dari rumus sederhana itu juga kita sanggup mengetahui bahwa materi untuk proses Respirasi Aerob yaitu glukosa dan oksigen.

Selain itu, beberapa zat menyerupai enzim, koenzim, energi (ADP, ATP, dan GDP), Asam, dan beberapa lainnya juga diharapkan untuk mendukung proses respirasi aerob. Zat-zat tersebut digunakan untuk membentuk senyawa perantara, penyimpan elektron (NADH2 dan FADH2 selanjutnya disebut NADH dan FADH saja), dan molekul energi (ATP) sebagai produk reapirasi aerob.

Bagaimana Proses Respirasi Aerob Berlangsung?

Respirasi Aeorb berlangsung melalui empat tahapan utama, yang secara singkat sanggup dijelaskan berikut ini:

1. Glikolisis

Glikolisis merupakan pemecahan glukosa menjadi asam organik yang lebih sederhana. Dalam perkara ini, glukosa dipecah menjadi molekul asam piruvat. Proses ini berlangsung di Sitoplasma, oleh karenanya hampir semua sel sanggup melaksanakan proses ini, termasuk prokariota. Glikolisis menjadi langkah awal dari setiap proses respirasi glukosa, baik yang aerobik maupun anaerobik. Berikut ini proses Glikolisis yang dinyatakan dalam skema alir:


[Gambar 4. Proses glikolisis]

Setiap zat yang berada diujung anak panah yaitu produk Glikolisis. Maka sanggup dikatakan bahwa sesudah proses Glikolisis akan dihasilkan produk berupa 2 Asam Piruvat, 4 ATP, dan 2 NADH. Namun, ada kaidah yang perlu kau ketahui, bahwa tidak semua 4 ATP dinyatakan sebagai produk Glikolisis, tetapi hanya 2 ATP saja. Mengapa? Sebab 2 ATP lainnya digunakan untuk "membayar" 2 ATP yang telah digunakan pada tahap-tahap awal Glikolisis (perhatikan tahap awal Glikolisis memakai 2 ATP).

Pada setiap perubahan senyawa pada Glikolisis hingga mencapai produk selesai berupa asam piruvat, proses memerlukan berbagai enzim. Enzimnya sanggup kau lihat di setiap tahapan

Dapatkah kau menyatakan Glikolisis secara sederhana? Kalau saya sih bisa. Nih, secara sederhana Glikolisis itu adalah:
1. pemecahan glukosa
2. terjadi di sitoplasma
3. materi berupa glukosa (C6H12O6)
4. produk berupa 2 asam piruvat, 2 ATP, dan 2 NADH
5. prosesnya sebagai berikut:


[Gambar 5. Bagan Alir Sederhana Glikolisis]

Selanjutnya, 2 molekul asam piruvat yang dihasilkan akan dibawa masuk ke dalam matriks mitokondria, namun dalam perjalanannya melewati membran dalam mitokondria, asam piruvat tadi diubah menjadi asetil koenzim A melalui proses yang disebut Dekarboksilasi Oksidatif.

2. Dekarboksilasi Oksidatif (DO)

Dekarboksilasi merupakan proses melepaskan sebagian gugus karbon (C) dari suatu senyawa sehingga senyawa tersebut kehilangan sebagian dari atom karbonnya. Pada respirasi aerob, Dekarboksilasi Oksidatif menawarkan proses pelepasan gugus karbon dalam bentuk karbondioksida (CO2) dari molekul asam piruvat hasil glikolisis. Peristiwa ini terjadi selama perjalanan asam piruvat melewati membran dalam mitokondria (menuju matriks).

Selain pelepasan gugus karbon, pada proses ini terjadi juga penambahan gugus Koenzim A ke dalam senyawa asam piruvat tersebut. Sehingga boleh dinyatakan bahwa gugus karbon yang dilepaskan digantikan oleh Koenzim A. Sehingga pada tahap selesai dihasilkan senyawa Asetil Koenzim A (Asetil Ko-A).


[Gambar 6. Proses Dekarboksilasi Oksidatif]

Dari gambar di atas, silakan kau simpulkan sendiri apa saja produk dari proses Dekarboksilasi Oksidatif!

Okelah kalau begitu, secara sederhana proses Dekarboksilasi Oksidatif dikenal sebagai berikut:
1. pelepasan gugus C Asam Piruvat
2. terjadi di Membran Dalam Mitokondria
3. materi berupa 2 molekul Asam Piruvat
4. produk berupa 2 Asetil Ko-A, 2 CO2, dan 2 NADH
5. prosesnya sebagai berikut:


[Gambar 7. Bagan Alir Sederhana DO]

Hal yang penting juga yaitu mengetahui jumlah karbon pada senyawa hasil respirasi. Pada tahap glikolisis, glukosa yang berkarbon 6 dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, itu berarti setiap asam piruvat mempunyai hanya 3 atom karbon (6 dibagi 2), kan? Nah, sesudah masuk ke proses DO, setiap molekul asam piruvat diubah menjadi asetil koenzim A dengan cara dilepaskan satu atom karbonnya dalam bentuk CO2, maka asetil koenzim A hanya mempunyai 2 atom karbon (3 dikurang 1).

Nyambung? Nggak? Kenapa? Signal Edge? Makanya Pakai Indomie!

Selanjutnya, Asetil Ko-A akan memasuki tahap Siklus Krebs di dalam matriks mitokondria.

3. Siklus Krebs (Daur Asam Sitrat)

Siklus Krebs merupakan reaksi kimia berputar dari Oksaloasetat menjadi Asam Sitrat kemudian kembali menjadi Oksaloasetat. Oleh alasannya yaitu itu Siklus Krebs disebut juga Siklus Asam Sitrat. Dalam perputaran Asam Sitrat tersebut terjadi reaksi pembentukan energi, inilah tahapan pentingnya. Proses ini terjadi di dalam Matriks Mitokondria dengan materi utama asetil koenzim A.

Asetil Ko-A bereaksi dengan Oksaloasetat (senyawa berkarbon 4) membentuk Asam Sitrat (senyawa berkarbon 6). Kemudian disikluskan menjadi Oksaloasetat kembali (lihat Gambar 8). Siklus ini secara normal berjalan sebanyak dua kali (2x) untuk 1 molekul glukosa. Secara normal untuk 1 molekul glukosa yang dipecah, asetil ko-A yang terbentuk dan masuk ke Siklus Krebs sebanyak 2 molekul, oleh alasannya yaitu itu Siklus Krebs berjalan 2x siklus.


[Gambar 8. Siklus Krebs]

Berdasarkan gambar di atas, kau sanggup mengidentifikasi bahwa hasil selesai dari Siklus Krebs. Jika Siklus Krebs berjalan sebanyak 2 siklus penuh, maka hasil jadinya berupa 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO2. Sekarang, bagaimana jikalau Siklus Krebs berjalan sebanyak 1 siklus atau 3 siklus dan seterusnya? Dapatkah kau mengidentifikasi hasil akhirnya? Kalau saya sih, bisa.

Secara sederhana, Siklus Krebs dijelaskan sebagai berikut:
1. siklus asam sitrat
2. terjadi di Matriks Mitokondria
3. materi berupa 2 asetil ko-A
4. produk berupa 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO2

Jika kau amati dengan teliti, produk Siklus Krebs ini tidak ada yang berupa senyawa organik berkarbon sebagai mana tahapan-tahapan sebelumnya. Sehingga boleh dikatakan bahwa glukosa pada selesai tahap ini sudah diuraikan secara sempurna. Namun, Respirasi Aerob tidak berhenti di sini, kau tahu kenapa?

Ya, kita membahas respirasi aerob, tapi kita belum bicara perihal Oksigen. Lalu, di mana Oksigen akan terlibat? Hayo dimanaaaaa? Jawabnya ada di ujung langit, kita ke sana dengan seorang anak. Eh kok sambil nyanyi sih bacanya? 90-an! wkwkwk

Oke serius temen-temen, Oksigen akan digunakan untuk mengoksidasi senyawa penyimpan elektron sementara, NADH dan FADH yang dihasilkan semenjak glikolisis hingga Siklus Krebs, membentuk senyawa yang sangat terkenal, H2O. Proses ini dikenal dengan Rantai Transpor Elektron.

4. Rantai Transpor Elektron

Pernah mendengar kata elektron? Apa yang terbesit di pikiranmu dikala mendengar kata elektron? Kalau saya sih mikirnya sesuatu yang amat kecil yang tidak kelihatan. Ghaib bro!
Lucunya, elektron ini meski ghaib, hampir semua orang percaya keberadaannya, tapi tidak sedikit dari mereka yang malah tidak percaya kepada tuhan. Aneh kan? Otaknya gak diajak berpikir sih, atau bahwasanya diajak tapi otaknya gak mau. hahaha

Oke, balik maning.

Rantai Transpor Elektron (selanjutnya disebut RTE) meruapakan proses pemindahan elektron dari pengikat elektron sementara ke peserta elektron terakhir. Dalam perkara ini elektron dipindahkan dari NADH dan FADH ke O2, dimana O2 akan berikatan dengan atom H dari NADH dan FADH membentuk molekul H2O.

Pemindahan elektron tersebut tidak terjadi spontan, melainkan melalui prosedur transpor bertingkat yang cukup panjang melewati suatu rantai enzim kompleks yang disebut sitokrom. Imbasnya, selama transpor tersebut, ada molekul-molekul ATP yang terbentuk dari lompatan eletron di sitokrom. Inilah yang dimaksud dengan RTE.

RTE berlangsung di sepanjang Krista (membran dalam mitokondria yang membentuk lekukan). Krista menyediakan lebih banyak membran untuk lingkungan yang terbatas, sehingga lebih banyak ruang bagi RTE untuk berlangsung. Berikut skema RTE:


[Gambar 9. Rantai Transpor Elektron]

Berdasarkan gambar di atas kita mengetahui bahwa NADH dan FADH melepaskan elektronnya kemudian elektron tersebut berpindah secara sedikit demi sedikit melewati sitokrom sehingga menghasilkan ATP. Setelah melewati sitokrom, O2 berikatan dengan hidrogen dari NADH dan FADH tersebut sehingga terbentuklah molekul H2O.

Tahukah kau kalau transpor elektron dari NADH menghasilkan ATP dengan jumlah lebih besar dari FADH? Tetapi menghasilkan molekul H2O dengan jumlah yang sama. Dimanakah letak perbedaan keduanya sehingga menghasilkan energi yang berbeda tetapi jumlah H2O sama?
Perhatikan kembali gambar di atas dengan seksama.

1 jam kemudian ...

Oke lah, kini jelaskan apa yang kau dapatkan?
Nani?! Belum sanggup apa-apa? Ya sudah lah, Everything's gonna be okay.

Baik, ternyata NADH memulai transpor lebih awal dibandingkan dengan FADH, struktur NADH menyebabkan molekul tersebut sanggup memulai RTE semenjak awal. Akibatnya, transpor elektron dari NADH akan menggerakkan lebih banyak hidrogen melalui pompa hidrogen. Untuk setiap elektron dari NADH yang ditranspor sepanjang sitokrom akan memindahkan 3 molekul Hidrogen, kemudian molekul hidrogen tersebut akan melintask kembali melalui pompa proton dan melepaskan 3 molekul ATP. Sedangkan FADH memulai transpor elektron tidak dari awal dan hanya memungkinkan memindahkan 3 atom hidrogen, sehingga di selesai hanya melepaskan 2 molekul ATP. Inilah yang mendasari mengapa NADH dalam RTE akan menghasilkan 3 ATP sedangkan FADH hanya 2 ATP.

Namun, baik NADH dan FADH mempunyai nilai yang sama untuk membentuk H2O. Bagaimana penjelasannya?

Oke, di awal saya sudah menyebutkan bahwa NADH dan FADH itu bahwasanya NADH2 dan FADH2 (saya menyebutnya NADH dan FADH saja semoga lebih gampang diingat). Molekul H2 pada masing-masing senyawa akan diikat oleh O2 sehingga membentuk H2O. Ada sekitar 10 H2 dari NADH2 dan 2 H2 dari FADH 2, itu berarti ada 24 atom H+ yang akan berikatan dengan O2.

24 H+ + 6 O2 ----> 12 H2O

catatan: dari 12 H2O yang terbentuk, 6 H2O digunakan selama siklus krebs, sehingga hasil higienis RTE hanya 6 H2O. Oleh alasannya yaitu itu, boleh saja kita menyampaikan bahwa dari 10 NADH dan 2 FADH akan melepaskan 12 atom H dan bersama oksigen membentuk 6 H2O (kita ambil setengahnya saja).

Ada sekitar 10 NADH dan 2 FADH yang masuk ke RTE ini, namun jumlah tersebut tidak lah pasti. Setelah RTE selesai, maka akan ditemukan 34 ATP dan 6 H2O.

Bagaimana jikalau yang masuk ada 23 NADH, berapakah ATP yang terbentuk?
Atau
Setelah siklus Krebs, ditemukan hanya ada 28 NADH, berapakah ATP dan H2O yang terbentuk sesudah melewati RTE? Hitung sendiri ya..

Yossha!
Secara sederhana, RTE dijelaskan sebagai berikut:
1. merupakan transpor hidrogen (elektron) dari penyimpan sementara (NADH dan FADH) ke penyimpan terakhir (O2).
2. terjadi di Krista Mitokondria
3. bahan: 10 NADH, 2 FADH, 6O2
4. produk: 10 NADH + O2 --> 30 ATP + 5H2O
2 FADH + O2 ---> 4 ATP + 1 H2O

Demikianlah proses Respirasi Aerob berlangsung di dalam sel. Sangat panjang, bukan? Namun ini barulah klarifikasi sederhana setiap rincian tahapan Respirasi Aerob.

Oke, untuk membantu kau mengingat respirasi aerob ini, secara sederhana dijelaskan dalam skema dan tabel berikut ini:


[Gambar 11. Bagan Alir Sederhana Respirasi Aerob]


[Tabel 1. Produk Tahapan Respirasi Aerob]

Apakah ini bermanfaat? Mudah-mudahan, ya.
Itulah klarifikasi mengenai Respirasi Aerob yang sanggup saya sampaikan. Semoga harimu bahagia, meski bersamanya. Eh, anu, saya sanggup jelaskan ...
Read More

Rabu, 22 Agustus 2018

Metabolisme

METABOLISME BAGIAN I
(Metabolisme dan Enzim)


Bagi kau siswa SMA, seharusnya sudah tidak abnormal lagi dengan istilah metabolisme, ya kan? Apa sih yang terlintas di pikiranmu ketika mendengar kata Metabolisme? Ya, tentu saja istilah ini merujuk pada reaksi kimia di dalam tubuh. Tapi, apa bergotong-royong metabolisme yang akan kita pelajari di SMA? OK! Untuk mempelajarinya silakan ikuti klarifikasi berikut ini.

Gambar 1. Grafiti Metabolisme

Apa itu metabolisme?
Suatu reaksi kimia yang terjadi di dalam sel yang sebagian atau seluruh prosesnya melibatkan enzim. Sehingga metabolisme itu bisa dikatakan sebagai "reaksi kimia enzimatis di dalam sel".

Apa Saja Reaksi Kimia Yang Dimaksud?
Reaksi kimia yang dimaksud mencakup dua jenis, Anabolisme dan Katabolisme. Wah wah .. Istilah apalagi ya ini? hehe

Anabolisme yakni reaksi penyusunan senyawa kimia yang kompleks dari beberapa molekul atau senyawa yang lebih sederhana, sedangkan Katabolisme yakni reaksi pemecahan senyawa kimia yang kompleks menjadi beberapa molekul atau senyawa yang lebih sederhana. Got it?

Perumpamaannya begini, Anabolisme itu mirip ketika tukang bangunan menciptakan dinding. Untuk menciptakan dinding diharapkan seminimal mungkin yakni kerikil bata dan campuran semen. Batu bata tersebut disusun rapi dan direkatkan dengan campuran semen sehingga jadilah dinding. Nah, kerikil bata dan campuran semen itu contohnya yakni molekul yang sederhana dan dinding yakni molekul kompleks. Katabolisme yakni semisalnya tukang bangunan tadi merubuhkan bangunannya. Mengerti? Belum? Yasudahlah!

Anabolisme disebut juga reaksi endergonik lantaran menyimpan energi di dalam senyawa yang disusunnya, sedangkan Katabolisme disebut juga reaksi eksergonik lantaran melepaskan energi dari senyawa yang dipecahnya.

Apa Saja Contoh Reaksi Kimia Anabolisme dan Katabolisme?
Semua reaksi kimia penyusunan di dalam sel dan melibatkan enzim yakni Anabolisme. Contoh yang paling umum kita pelajari yakni Fotosintesis dan Kemosintesis.
Sedangkan semua reaksi kimia pemecahan di dalam sel dan melibatkan enzim yakni Katabolisme. Contoh yang akan kita pelajari yakni Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob (Fermentasi).

Apa Peran Enzim Dalam Anabolisme dan Katabolisme?
Dalam perumpamaan tukang bangunan yang menciptakan dinding di atas, sulit rasanya jikalau menciptakan dinding tanpa alat. Meski bisa tapi akan sangat usang dan sulit, hasil pun bisa jelek. Dengan alat-alat yang baik dan mutakhir, maka penyelesaian dinding akan lebih efektif dan efisien. Nah, alat-alat bangunan yang dipakai untuk menciptakan dinding menyerupai sebagai enzim dalam reaksi kimia. Sehingga sanggup dikatakan enzim menciptakan reaksi kimia menjadi efektif dan efisien, ringan dan cepat.

Nah, lebih lanjut kau harus mengenali terlebih dahulu "Siapa Enzim Itu?"

Enzim yakni senyawa kimia yang sebagian besar tersusun atas protein, bertindak sebagai biokatalisator (bios --> hidup, katalis --> pemotong) artinya senyawa organik yang mempercepat proses reaksi kimia.

Semua makhluk hidup mempunyai enzim untuk menunjang metabolisme di dalam tubuhnya. Mulai dari Bakteri yang bersel tunggal dan sederhana sampai Manusia yang bersel banyak dan kompleks. Semuanya membutuhkan enzim sebagai biokatalisator. Enzim pada makhluk hidup berbeda bergantung jenis makhluk hidup tersebut. Namun, secara umum enzim sanggup dipelajari sebagaimana pertanyaan di bawah ini:

Seperti Apa Struktur Enzim?

Gambar 2. Struktur Enzim

Perhatikan gambar di atas, mirip itulah ilustrasi enzim. Bagian berwarna biru merupakan struktur protein yang disebut Apoenzim. Spot berwarna merah merupakan struktur nonprotein yang disebut Gugus Prostetik.

Apoenzim + Gugus Prostetik --> Holoenzim (Enzim)

Adanya Apoenzim menimbulkan enzim bersifat mirip protein. Struktur ini membentuk sisi pengikatan aktif, yaitu suatu bab untuk mengikat substrat (substrat = zat yang akan direaksikan, produk = zat hasil reaksi) yang akan dikatalisis. Sisi aktif ini bersifat spesifik pada jenis substrat tertentu saja.

Gugus Prostetik jauh lebih kecil dari Apoenzim. Gugus ini sanggup berupa senyawa organik (Koenzim) atau unsur/molekul anorganik (kofaktor). Lalu apa beda antara keduanya?

Koenzim merupakan senyawa organik yang tidak menempel akrab dengan Apoenzim sehingga suatu waktu sanggup meninggalkan enzim. Koenzim membantu dalam menciptakan sisi aktif enzim. Contoh koenzim yakni NAD, NADP, Koenzim A, dan yang paling kita kenal yakni vitamin.

Kofaktor merupakan unsur anorganik yang berada di sisi aktif enzim, mempunyai ikatan yang kuat dengan Apoenzim. Kofaktor mempunyai fungsi sebagai penyeimbang reaksi, menstabilkan muatan, dan membantu oksidasi. Contoh kofaktor yakni Cu, Fe, Mn, Ca, Co, dll.

Siapa Yang Memproduksi Enzim?

Karena enzim merupakan senyawa protein, maka proses pembuatannya melibatkan sintesis protein. Inti sel dan ribosom mempunyai andil dalam pembentukan protein, pun enzim. Setelah protein enzim terbentuk, tubuh golgi (pada eukariotik) atau vakuola (pada prokariotik) membungkus protein tersebut dan mematangkannya dengan menambahkan identitas tertentu sehingga mempunyai fungsi khusus sebagai enzim.

Apa Fungsi Enzim?

Enzim membantu proses kimia di dalam tubuh berjalan sampai jutaan bahkan miliaran kali lebih cepat (biokatalisator). Kemampuan ini akan menurunkan biaya (energi) dan waktu proses sehingga produk akan dihasilkan secara efisien. Oleh lantaran itu setiap reaksi kimia di dalam tubuh hanya memerlukan sedikit saja enzim untuk mengkatalisnya.

Bagaimana Cara kerja Enzim?

Enzim bekerja mengikuti pola berikut ini:


Enzim akan berikatan dengan substrat membentuk kompleks enzim+substrat kemudian mengubah substrat menjadi produk yang diinginkan tanpa mengacaukan hasil reaksi. Pola ini berlaku untuk seluruh enzim. Lalu bagaimana enzim dan substrat membentuk kompleks enzim+subtrat?

Ada dua teori yang diakui ketika ini, yaitu:

Teori Lock and Key oleh Emil Fischer
Jika menilai dari nama teorinya saja kau niscaya sudah sanggup menebak bagaimana kerja enzim berdasarkan Fischer ini. Kemudian perhatikan gambar di bawah ini semoga makin jelas!

Animasi 1. Mekanisme kerja enzim berdasarkan teori Lock and Key

Sekarang, dapatkah kau menjelaskan maksud teori lock and Key tersebut?
Ya, menurutmu (mungkin) bahwa enzim mempunyai sisi aktif yang rigid (tetap, pasti) sehingga hanya substrat yang mempunyai bentuk sesuai saja yang sanggup membentuk kompleks enzim substrat, persis mirip gembok dan kunci. Bukan begitu? Nice explanation!!

Teori Induced Fit oleh Koshland
Nah mungkin ini tidak bisa ditebak dari nama teorinya. Agar memudahkan penjelasan, silakan lihat gambar animasi di bawah ini:

Animasi 2. Mekanisme kerja enzim berdasarkan teori Induced Fit

Bagaimana? Sudah sanggup maksud teori Induced Fit?
Menurut teori Induced Fit, enzim mempunyai sisi aktif yang toleran (fleksibel) pada banyak sekali bentuk substrat. Sehingga substrat yang sejenis namun berbeda bentuk masih sanggup menciptakan kompleks enzim+substrat. Begitu kira-kira.

Bagaimana Sifat Enzim?

Enzim mempunyai sifat-sifat tertentu yang akan menghipnotis kerjanya dalam reaksi kimia. Berdasarkan uraian di atas, semestinya kau sanggup memperkirakan sifat apa saja yang dimiliki enzim. Yuk coba kita kira-kira!

Berdasarkan strukturnya, enzim tersusun oleh sebagian besar protein, maka enzim bersifat layaknya protein. Enzim akan inaktif pada lingkungan bersuhu terlalu rendah dan akan rusak pada lingkungan bersuhu terlampau tinggi. Normalnya sih toleran pada suhu 22 - 37 dC (derajat Celcius). Kecuali enzim organisme psikrofilik dan termofilik. Kok bisa? Ya terperinci bae lah!

Berikut grafik kerja enzim berdasarkan suhu lingkungannya:

Grafik 1. Kesetimbangan suhu dan kerja enzim

Begitu juga dengan pH, protein mempunyai pH optimal yang netral antara angka 6 - 8. Beberapa enzim mirip pepsin toleran pada pH yang sangat rendah (asam), atau tripsin dan lipase yang optimal pada pH agak tinggi (basa). Sebagian besar enzim akan terdenaturasi oleh pH yang terlalu rendah atau terlalu tinggi. Kecuali enzim organisme asidofilik dan alkalifilik. Gak usah tanya kenapa ya!

Berikut grafik kerja enzim berdasarkan pH lingkungannya:

Grafik 2. Kesetimbangan pH dan kerja enzim

Menurut fungsinya sebagai biokatalisator, maka enzim mempunyai sifat mempercepat reaksi kimia, tanpa mengubah hasil, arah, dan keseimbangan reaksi. Dengan begitu juga enzim bersifat menurunkan energi aktivasi reaksi. Yang pasti, enzim tidak ikut bereaksi sehingga hanya dibutuhkan dalam jumlah sangat sedikit.

Grafik 3. Perbedaan energi aktivasi dengan dan tanpa enzim

Menurut cara kerjanya, maka enzim sanggup dikatakan mempunyai sifat bekerja secara spesifik pada jenis substrat tertentu, sebagian enzim sanggup bekerja dua arah reaksi (ke kiri atau kanan). Wakarimasuka?

Apa Saja Yang Mempengaruhi Kerja Enzim?

Sebenarnya dari uraian di atas, kau seharusnya sudah bisa memperkirakan faktor apa saja yang akan menghipnotis kerja enzim. Gak percaya? Yuk coba!

Menurut strukturnya, maka yang akan menghipnotis kerja enzim yakni perubahan struktur baik pada substrat ataupun pada enzim. Ada banyak hal yang sanggup menimbulkan perubahan bentuk pada substrat dan enzim. Perubahan pada struktur substrat, misal akhir radikal bebas, maka akan menciptakan substrat tidak sanggup berikatan dengan enzim. Lain hal yakni dampak denaturasi enzim oleh suhu dan pH. Denaturasi yakni perubahan struktur protein sehingga menciptakan enzim gagal fungsi. (Silakan lihat kembali grafik 1 dan 2)

Menurut cara kerja enzim membentuk kompleks enzim substrat, maka penghambat pembentukan kompleks tersebut pada sisi aktif enzim akan berdampak pada kerja enzim. Molekul inhibitor yakni yang bertanggung jawab atas hal tersebut. Inhibitor berdasarkan caranya menghipnotis sisi aktif enzim terbagi menjadi 2, yaitu:

Inhibitor Kompetitif
Ini yakni jenis inhibitor yang bersaing dengan substrat untuk merebut posisi pada sisi aktif enzim. Sehingga jikalau inhibitor mendapat daerah pada sisi aktif maka substrat tidak akan sanggup berikatan dengan enzim. Sayangnya inhibitor ini tidak direaksikan sehingga keberadaannya pada sisi aktif cukup stabil. Berikut ilustrasi penghambatan oleh inhibitor kompetitif.

Animasi 3. Pola penghambatan oleh inhibitor kompetitif

Inhibitor Nonkompetitif
Inhibitor ini tidak berebut sisi aktif enzim dengan substrat, melainkan lebih pada "main belakang" atau kita kenal dengan istilah "menyogok". Inhibitor nonkompetitif akan mengikat sisi alosterik enzim (sisi selain sisi aktif), namun dampaknya yakni sisi aktif enzim akan berubah bentuk sehingga substrat tidak sanggup berikatan dengan enzim. Berikut ilustrasi penghambatan oleh inhibitor nonkompetitif.

Animasi 4. Pola penghambatan oleh inhibitor nonkompetitif

Selain hal di atas, faktor lainnya yang menghipnotis kerja enzim yakni jumlah substrat. Sebenarnya jumlah substrat tidak mengganggu kerja enzim, melainkan akan besar lengan berkuasa pada laju reaksi enzimatis. Semakin banyak substrat maka semakin cepat laju reaksinya, tapi ada batas jenuhnya. Ketika jumlah substrat terlampau banyak, maka laju reaksi enzimatis akan menurun. Pada ketika itu sel akan memproduksi enzim lebih banyak untuk meningkatkan laju reaksi. Berikut grafik korelasi konsentrasi substrat dengan laju reaksi enzimatis:

Grafik 4. Hubungan konsentrasi substrat dengan laju reaksi enzimatis

Tidak hanya jumlah substrat, jumlah enzim pun akan menghipnotis laju reaksi. Semakin banyak enzim mengimbangi jumlah substrat maka laju reaksi akan semakin cepat, namun jikalau jumlah enzim melebihi substrat maka laju reaksi cenderung tidak berubah (stack). Berikut grafik korelasi jumlah enzim dengan laju reaksi enzimatis:

Grafik 5. Hubungnan konsentrasi enzim dengan laju reaksi enzimatis


Apa Sajakah Jenis-Jenis Enzim?

Oleh alasannya yakni enzim bersifat spesifik pada jenis substrat tertentu, maka sel akan membutuhkan banyak sekali jenis enzim. Berikut beberapa tipe enzim yang ada di dalam sel:

Tipe-tipe enzim, contoh, dan fungsinya
sumber tabel: milik pribadi

Begitulah tipe-tipe enzim dan beban tugasnya pada tubuh organisme. Masih banyak rujukan lain enzim yang ada pada sel, silakan kau mencari tahu secara mandiri.

Yossha!
Itulah klarifikasi materi Metabolisme Bagian I yang sanggup saya berikan. Semoga bermanfaat dan sanggup membantu rasa ingin tahu kau semuanya.
Insyaallah pembahasan berikutnya mengenai Katabolisme (Respirasi Aerob dan Fermentasi). Sampai Jumpa!!
Read More