anabolisme
apoenzim
biokatalisator
cara kerja
enzim
enzimatis
fotosintesis
fungsi
gugus prostetik
holoenzim
katabolisme
koenzim
kofaktor
metabolisme
protein
respirasi
sel
sifat
Metabolisme
METABOLISME BAGIAN I
(Metabolisme dan Enzim)
 |
| 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 |
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 |
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 |
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
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!!
