Pengertian Metabolisme dan Peranannya Dalam Mendukung Fungsi Kehidupan

Metabolisme merupakan semua reaksi kimiawi yang terarah yang terjadi di dalam tubuh organisme dan dikatalisis oleh enzim (pemercepat reaksi). Metabolisme terdiri dari :

• Anabolisme: reaksi pembentukan molekul-mole-kul kompleks dari molekul-molekul yang lebih sederhana. Reaksi ini membutuhkan energi.
• Katabolisme: reaksi pemecahan molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana. Reaksi pemecahan ini menghasilkan energi.

A. Enzim

Enzim merupakan protein yang mempunyai sisi katalitik sehingga mampu mengubah substrat menjadi produk tertentu.Sifat-sifat enzim:

1. Merupakan protein.
2. Memiliki sisi aktif/katalitik sebagai tempat substrat berkombinasi dengan enzim.
3. Mempercepat reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasi (energi untuk mengawali suatu reaksi).
4. Sebagai katalisator hayati yang mampu memper-cepat suatu reaksi tanpa ikut bereaksi.
5. Tidak mengubah kesetimbangan suatu reaksi.
6. Enzim memiliki substrat yang spesifik, satu enzim, satu substrat.
7. Kerja enzim dapat dihambat oleh suatu substrat ‘asing’ yang disebut inhibitor dan dapat diaktivasi dengan adanya aktivator.
8. Bekerja pada suhu kisaran tertentu.

Faktor–faktor yang mempengaruhi kerja enzim.

1. Konsentrasi enzim. Semakin tinggi konsentrasi enzim, makin tinggi kerja enzim.
2. Konsentrasi substrat. Semakin rendah konsentrasi substrat, makin tinggi kerja enzim.
3. Derajat keasaman (pH).
4. Temperatur.
5. Keberadaan inhibitor. Semakin tinggi keberadaan inhibitor, makin rendah kerja enzim.

B. Respirasi Aerob dan Anaerob

Source image : medium.com

Respirasi merupakan proses oksidasi suatu senyawa organik secara terarah yang menghasilkan energi untuk pemeliharaan metabolisme di dalam tubuh makhluk hidup. Respirasi di atas bukan merupakan respirasi tingkat organisme, melainkan tingkat selular.

Respirasi dibagi menjadi 2, yaitu sebagai berikut,

• Respirasi aerob: respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen tersebut berfungsi sebagai penerima (akseptor) elektron/hidrogen terakhir.
• Respirasi anaerob: respirasi yang tidak membu-tuhkan oksigen bebas. Sehingga penerima elektron/hidrogen terakhir merupakan senyawa-senyawa tertentu selain oksigen seperti sulfat, karbonat, piruvat, asetaldehid.

Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui 4 tahap yakni,

1. Glikolisis

• Mengalami reaksi pemecahan glukosa (senyawa berkarbon fruktosa 1, 6 phosphat) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa berkarbon 3). Glukosa dirubah menjadi fruktosa 1, 6 phosphat menggunakan 2 ATP.
• Terjadi di dalam sitoplasma.
• Berlangsung secara anaerob.
• Menghasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa (1 NADH = 3 ATP).

2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat

• Mengubah Asam Piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2).
• Berlangsung pada matriks mitokondria.
• Menghasilkan 1 NADH, CO2, dan 1 Asetil-KoA untuk setiap pengubahan molekul Asam Piruvat (Total dihasilkan 2 Asetil KoA, karena Asam Piruvat yang diubah sebanyak 2 mol).

3. Siklus Krebs

• Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2) yang dihasilkan dari dekarboksilasi oksidatif diubah menjadi CO2 (senyawa berkarbon 1).
• Berlangsung pada matriks mitokondria.
• Setiap molekul Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH, 3 NADH (1 FADH= 2 ATP), dan 2 CO2.

4. Transfer Elektron

• Melalui rantai respirasi, elektron/hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan dari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, dan siklus krebs, dilepaskan dan diterima oleh O2 sebagai penerima elektron terakhir, sehingga terbentuk H2O dan energi (ATP) secara bertahap.
• NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi (reduktor) yang menghasilkan elektron/ ion hidrogen.
• Reaksi ini terjadi pada membran dalam (matriks) mitokondria.
• Satu molekul NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan menghasilkan 2 ATP

Total energi yang dihasilkan untuk setiap pemecahan (oksidasi) satu molekul glukosa pada sel prokariotik yaitu:

1. Glikolisis : 8 ATP
2. Dekarboksilasi oksidatif: 6 ATP (2 NADH)
3. Siklus krebs: 24 ATP

Jumlah: 38 ATP

Pada sel eukariotik dihasilkan 36 ATP karena transport 2 NADH ke dalam matriks mitokondria membutuhkan energi sebesar 2 ATP.

C. Fotosintesis

Source image : kompas.com

Merupakan reaksi sintesis bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan cahaya dan kloroplas.

(Cahaya, kloroplas)

nCO2 + n H2O → (CH2O)n + n O2

Fotosintesis bukanlah merupakan tahap tunggal, melainkan dua tahap yang masing-masing memiliki banyak langkah.

Tahap fotosintesis yaitu sebagai berikut.

1. Reaksi Terang

• Terjadi di tilakoid dalam kloroplas.
• Terjadi proses fotolisis air, sehingga reaksi terang menghasilkan O2.
• Reaksi ini membutuhkan cahaya untuk menghasilkan energi berupa ATP (melalui proses fosforilasi pada ADP) dan NADPH (hasil reduksi dari NADP+).

2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)

• Terjadi di stroma dalam kloroplas.
• Reaksi diawali dengan pengikatan (fiksasi) CO2 ke dalam senyawa organik pada kloroplas kemudian CO2 direduksi menjadi karbohidrat. Proses reduksi dilakukan oleh NADPH yang memperoleh elektron hasil reaksi terang.