Ø Apakah Itu Metabolisme Sel ?
Metabolisme sel adalah susunan dari proses kimia yang
memungkinkan suatu organisme untuk merespon lingkungan, mengekstrak energi,
tumbuh, berkembang biak serta mempertahankan dirinya. Proses metabolisme sel
dikelompokkan ke dalam proses katabolik, yang terlibat dengan ekstraksi energi,
dan proses anabolik, yang melibatkan penggunaan energi untuk pertumbuhan dan
perbaikan jaringan. Dalam sel, asam nukleat, protein, karbohidrat dan lemak
adalah molekul utama yang terlibat dalam metabolisme sel. Inti dari sel – dan kadang-kadang sitoplasma – mengandung
asam nukleat, yang merupakan perpustakaan informasi yang mengarahkan serta
menentukan fungsi utama dari sel. Ada dua jenis asam nukleat dalam sel: DNA
serta RNA. DNA ditemukan dalam nukleus dan template dari mana RNA dibuat. RNA
diubah untuk menjadi mRNA segera setelah itu dibuat, ia meninggalkan nukleus ke
sitoplasma di mana ia digunakan untuk sintesis protein.
Ø Protein
Sintesis protein terjadi di sitoplasma dan difasilitasi oleh
mRNA yang menyediakan instruksi untuk membuat protein tertentu. Protein hanya
rantai asam amino. Ketika tubuh mendorong proses anabolik dalam sel, sintesis
protein meningkat, proses anabolik terhalang bila ada kekurangan protein dan
asupan kalori. Ketika energi rendah dalam tubuh Anda, daripada membuat protein
menggunakan energi yang tersedia, protein dapat dipecah untuk melepaskan energi
untuk sel – sebuah proses katabolik.
Ø Karbohidrat
Karbohidrat, atau pati, adalah sumber energi yang paling
tersedia untuk tubuh, mereka dengan cepat dimetabolisme untuk melepaskan energi
untuk tubuh. Panjang merantai atau kompleks karbohidrat juga dikenal sebagai
polisakarida, mereka terdiri dari unit kecil yang disebut monosakarida. Glukosa
adalah monosakarida yang lebih disukai dan yang paling penting dalam tubuh,
monosakarida lain termasuk fruktosa dan galaktosa. Glikogen merupakan bentuk
penyimpanan glukosa.
Ø Lemak
Lemak yang terkandung dalam adiposit atau sel-sel lemak,
terutama bentuk penyimpanan energi dalam tubuh. Setiap gram lemak menyediakan
dua kali lebih banyak kalori protein atau karbohidrat. Lemak cenderung menumpuk
di tubuh selama kondisi peningkatan kalori dan asupan lemak. Sebuah gaya hidup
juga mendorong penumpukan lemak karena lebih sedikit energi yang digunakan oleh
tubuh. Lemak dipecah saat tubuh mengalami kekurangan pemasokan karbohidrat atau
pengalaman masalah dengan metabolisme karbohidrat. Diet untuk menurunkan berat
badan adalah salah satu cara untuk membentuk ketidakcukupan karbohidrat,
diabetes mellitus adalah gangguan yang paling penting dari metabolisme
karbohidrat.
Ø Metabolisme
dan Respirasi Sel
Metabolisme mengacu pada semua reaksi kimia dalam tubuh yang
baik membuat energi bagi tubuh untuk menggunakan atau yang membutuhkan energi
untuk membangun sistem struktural dan fungsional. Respirasi selular adalah
salah satu langkah dalam reaksi metabolisme yang menyediakan energi untuk
digunakan oleh sel-sel tubuh.
Ø katabolisme
Reaksi metabolik yang menciptakan energi disebut katabolisme.
Proses ini dimulai selama proses pencernaan ketika nutrisi dipecah menjadi
glukosa, asam amino dan asam lemak yang dapat diserap ke dalam darah. Namun,
mereka masih belum dalam bentuk kimia yang dapat digunakan pada tingkat sel.
Mereka perlu diubah menjadi ATP.
Ø ATP
ATP adalah singkatan dari adenosin trifosfat. ATP adalah
bentuk energi kimia yang digunakan oleh setiap sel dalam tubuh. Seperti yang
digunakan, itu rusak dan didaur ulang untuk digunakan lagi untuk produksi lebih
ATP.
Ø Respirasi
seluler
Respirasi selular adalah proses metabolisme yang mengubah
energi biokimia dari glukosa menjadi ATP. Hal ini dicapai melalui serangkaian
reaksi kimia yang disebut reaksi oksidasi dan reduksi. Selama oksidasi, molekul
kehilangan hidrogen dan elektron. Reduksi adalah reaksi yang berlawanan di mana
molekul lain memperoleh hidrogen dan elektron. Respirasi selular adalah proses
kimiawi yang rumit yang memiliki tiga fase: Glikolisis, Siklus Krebs dan rantai
transpor elektron.
Ø Siklus Krebs
Asetil-koenzim A memasuki mitokondria dari sel dan Siklus
Krebs dimulai. Selama fase ini, asetil koenzim-A menggabungkan dengan asam
oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat, yang mengapa Siklus Krebs disebut
juga siklus asam sitrat. Molekul-molekul asam sitrat melalui serangkaian reaksi
di mana asam yang teroksidasi (kehilangan hidrogen) dan hidrogen ditangkap oleh
koenzim. Hidrogen, dalam bentuk NADH dan FADH, memasuki tahap berikutnya.
Ø Sistem
Transportasi Elektron
Sistem transpor elektron adalah seri lain dari reaksi kimia
di mana hidrogen kehilangan elektron dan mereka melampirkan protein yang
disebut sitokrom. Pada setiap langkah dalam reaksi, sitokrom melalui reaksi
oksidasi-reduksi yang memungkinkan masing-masing untuk memberikan elektronnya
ke yang berikutnya dalam rantai. Setiap kali elektron ditransfer, energi kimia
dilepaskan dalam bentuk ATP. Seperti elektron mencapai akhir dari sistem
transportasi, mereka mengikat oksigen.
Ø Fakta
menarik
Selama latihan tubuh membutuhkan banyak energi dengan cepat
dan meningkatkan respirasi selular untuk mengimbangi. Jika pasokan oksigen
tidak cukup untuk bersaing dengan laju respirasi selular, hasilnya adalah
piruvat yang tidak bisa bergerak ke tahap berikutnya. kelebihan piruvat Ini
diubah menjadi asam laktat. Jumlah moderat asam laktat ekstra mudah disangga
oleh tubuh tetapi jika terlalu banyak asam laktat terbentuk, mekanisme
perlindungan kick-in. Hasilnya adalah peningkatan respirasi (sesak napas) dan
penumpukan asam laktat pada otot, yang menyebabkan kelelahan otot dan sakit.
METABOLISME SEL
Sel hidup adalah suatu
miniature industri kimiawi, dimana ribun reaksi terjadi di dalam suatu ruangan
mikroskopik. Gula diubah menjadi asam amino, demikian juga sebaliknya.
Molekul-molekul kecil juga dirakit menjadi polimer, yang bisa dihidrolisis pada
suatu waktu sesuai dengan perubahan kebutuhan sel.
Pada tumbuhan dan hewan, banyak sel menghasilkan bahan kimiawi yang
kemudian dikirimkan untuk digunakan pada bagian lain organism itu. Proses
kimiawi yang dikenal ebagai respirasi seluler akan menggerakkan ekonomi seluler
dengan cara mengekstraksi energy yang tersimpan dalam guladan cadangan makanan
lain. Sel-sel menggunakan energy ini untuk melaksanakan berbagai jenis kerja.
Pada contoh yang lain, sel-sel fungi pada foto mengubah energi yang tersimpan
dalam molekul organic tertentu menjadi cahaya, suatu proses yang disebut
bioluminensensi. (cahaya tersebut dapat menarik serangga yang akan membantu
fungi itu untuk menyebarkan sporanya). Biolumensensi dan semua aktivitas
metabolik lain yang dilaksanakan oleh sel dikoordinasikan dan dikontrol dengan
sangat cermat. Sel sebagai suatu lembaga kimiawi tak ada bandingnya dalam
kerumitannya, efisiensinya, integrasimya, dan responsivitasnya terhadap
perubahan yang sedikit saja. Konsep metabolisme yang akan dipelajari pada bab
ini akan membantu kita memahami lebih jauh mengenai hubungan antara kimia dan
kehidupan.
Ø Pengertian
Metabolisme Sel
Metabolisme sel merupakan aktivitas hidup yang dijalankan oleh
sebuah sel yang merupakann unit kehidupan yang terkecil.
Metabolisme adalah
proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup atau sel. Metabolisme disebut juga reaksi
enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.
Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Anabolisme atau Asimilasi atau Sintesis
Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Anabolisme atau Asimilasi atau Sintesis
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.
a. Fotosintesis
Fotosintesis adalah
proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton.
Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra
merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan
ultra ungu (tidak kelihatan).
Yang digunakan dalam proses
fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah
dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.
b. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan
dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa
macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan
menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur,
bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri
tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.
2. Katabolisme atau Dissimilasi
Katabolisme adalah reaksi pemecahan atau pembongkaran senyawa kimia kompleks
yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi
lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang
terkandung didalam
senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen
(aerob) disebut proses respira, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob)
disebut fermentasi.
A. Respirasi
Respirasi yaitu suatu
proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses
kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia
ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak,
pertumbuhan.
b. Fermentasi
Pada kebanyakan tumbuhan
den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob. Namun demikian, dapat juga terjadi respirasi aerob terhambat
pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses
fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya
adalah respirasi anaerob.
Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi
fermentasi asam laktat atau asam susu dan fermentasi alkohol.
Ø Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi asam laktat yaitu
fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat
terjadi di otot dalam kondisi anaerob.
Ø Fermentasi Alkohol
Pada
beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat
diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diubah menjadi alkohol. Dalam fermentasi
alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP,
bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38
molekul ATP.
Reaksinya :
1) Gula (C6H12O6) → asam piruvat (glikolisis)
2) Dekarbeksilasi asam piruvat + asampiruvat → asetaldehid + CO2 → piruvat dekarboksilase (CH3CHO)
3) Asetaldehid oleh alkohol
dihidrogenase diubah menjadi alkohol (etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2
→ 2 C2H5OH + 2 NAD.
alkohol
dehidrogenase-enzim.
Ringkasan
reaksi : C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2
CO2 + 2 NADH2 + Energi
Ø Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan suatu
contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini
dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat
etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan
oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
Produk sampingan respirasi tersebut
pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui
paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.
Ø Ketiga proses respirasi yang penting
tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
PROSES
|
AKSEPTOR
|
ATP
|
1. Glikolisis : Glukosa → 2 asam piruvat
|
2 NADH
|
2 ATP
|
2. Siklus Krebs : 2 asetil piruvat → 2 asetil KoA + 2
CO2
|
8 NADH
|
2 ATP
|
3. Rantai transnpor elektron respirator : 10 NADH + 502 → 10 NAD+
+ 10 H20
|
30 ATP
|
2
FADH2
|
Ø Anabolisme dan Katabolisme dari
Karbohidrat
Metabolisme
karbohidrat mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul
organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang
melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolisme total merupakan semua proses
biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia
didalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.
Karbohidrat merupakan hidrat dari unsur karbon
(C). Peristiwa ini banyak dijumpai pada tubuh makhluk hidup, baik tumbuhan,
hewan, atau manusia.
Karbohidart merupakan
sumber energi utama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur yaitu karbon, hidrogen dan oksigen. Jenis-jenis
karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain
berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari
kompleksitas serta ukurannya.
Karbohidrat dibedakan menjadi karbohidrat
sederhana (monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks
(polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang
memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah
satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida (Anonim,
2009).
1.
Monosakarida
a) Glukosa : Glukosa merupakan produk
utama yang dibentuk dari hidrolisis karbohidrat kompleks dalam proses
pencernaan. Glukosa ,merupakan bentuk gula yang biasnya terdapat pada aliran
darah dan dalam sel. Glukosa dioksidasi untuk menghasilkan energy dan disimpan
dalam hati untuk sebagi glikogen.
b) Fruktosa : Fruktosa dinamakan juga
gula tebu.
c) Galaktosa : Produk ini diproduksi
dari laktosa (gula dalam susu) dengan car hidroisis dalam proses pencernaan dan
terdapat dalam bentuk bebas.
d) Mannosa : Mannosa tidak terdapat
dalam bentuk bebas dalam makanam, merupakn turunan dari mannosan yan terdapat
dari beberpa leguminosa.
2. Oligosakarida
Didalam oligosakarida terdapat pula
disakarida, trisakarida
dan tetrasakarida, oligasakarida ini merupakan ikatan dari monosakarida yang tidak
melebihi dari ikatan polisakarida.
Ø Adapun contohnya sebagai berikut :
Ø Disakarida non-pereduksi
a) Sukrosa : sukrosa ini terdiri dari
glukosa dan fruktosa.
b) Trehalosa : kupulan mosoakarida ini
banyak terdapat pada hemolimfe dari insekta
Ø Disakarida pereduki
a)
Maltosa
: terdiri dari dua molekul glukosa.
b)
Laktosa
: Pada hidrolisi lakstosa akan menghasilakn galaktosa dan glukosa.
c)
Selubiosa
: Merupakan disakaroda [enyusun selulosa terdiri dari dua molekul glukosa dengn
i
d)
katan
glikosidik
Ø Trisakarida
a
a. Rafinosa : rafinosa terdiri dari galaktosa, glukosa dan
fruktosa. Senyawa ini dikenal dengan
nama galaktosil sukrosa.
b. Gelatinosa : terdiri atas glukosa, glukosa dan fruktosa.
c. Polisakarida
Polisakarida yang terdapat pada ayam berfungsi
strktural dan berperan
sebagai cadangan energi. Semua polisakarida dapat dihidrolisis oleh asam atau enzim akan
menghasilkan monosakarida dan derivate monosakarida.
·
Homopolisakarida : merupakn polisakarida yang menghasilkan satu tipe
monosakarida pada proses hidrolisis.
a)
a. Selulosa
: berbemtuk linear, tidak larut dalam air dan merupakn rangakain molekul beta-D-glukosa 10.000-5.000
unit
b) Glikogen : serupa dengn amilopektin,
Percabangan yang dijumapai pada glikogen terjadi pada setiap 8-12 unti glukosa,
sehingga tamapk terlihat lebih kompak.
c) Amilum : Amilum terdiri dari dua macam
polimer glukosa yaitu amilosa (ranytai panjang dan tidak bercabang) dan amilo
pectin.
d) Khitin.
·
Heteropolisakarida : merupakan polisakarida yang menghasilkan campuaran antara
monosakarida dan derivatnya.
a)
Glikosaminoglikan
b) Peptidoglikan (Prastowo, 2008)
B. Fungsi
1)
Simpanan
Energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism
2)
Bagian
dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA
3)
Merupakn
eleme structural dari dinding sel tanamn mauoun bakteri
4)
Identitas
sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan
antar sel (Nuringtyas. 2009)
5)
Katabolisme
Pada
Proses katabolisme karbohidrat, sering disebut dengan glikolisis. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul
piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi
enzimatis yg menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH.
Ø Proses glikolisis terdiri dari 10
langkah reaksi yang terbagi menjadi 2 Fase, yaitu:
·
5 langkah pertama yang disebut fase preparatory
·
5 langkah terakhir yang disebut fase payoff
Fase I memerlukan 2 ATP dan
Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi glukosa menjadi 2 molekul piruvat
menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.
Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa
diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6,
menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak
dapat balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut
dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi berikutnya ialah
isomerasi yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa,
menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim
fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg2+.
Tahap selanjutnya adalah
fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim
fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi
ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pda posisi
Reaksi tahap keempat dalam rangkaian
reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua
molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan
D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim
aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh
aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada
tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat
dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi
gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.
Tahap selanjutnya adalah reaksi
oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi
ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat.
Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida
fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam
1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk
satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam
2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari
posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase
dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.
Reaksi berikutnya adalah reaksi
pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis
enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam
fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.
Tahap terakhir pada glikolisis ialah
reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP
yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan
molekul asam piruvat (Campbell,2003).Anabolisme dan katabolisme dari Lemak
A. Struktur
Berdasarkan struktur dan fungsi
bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian lemak.
- Asam-asam lemak : Merupakan
suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu
ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula
kimia suatu asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH,
dan n biasanya kelipatan dua.
·
Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6
atom.
·
Rantai sedang : 8-12 atom
·
Rantai panjang : 14-26 atom.
Dan asam lemak-asam lemak ini
merupakan asam lemak jenuh, sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, adalh yang mempunayi
ikatan rangkap astu lebih misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain
sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
(oleat).
Turunan-turunan asam lemak :
merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang
mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu
gliserol ester dan cholesterol ester.
·
Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga
atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus
alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari
gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus
alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida,
trigliserida)
·
Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan
sam lemak terikat dengan gugus alcohol.
·
Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu
lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.
·
Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol
sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat
buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon,
sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon (Piliang. 2006).
3.
Metabolisme glisero
Gliserol sebagai hasil hidrolisis
lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya
masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal,
gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat.
Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi
aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.
·
Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)
Untuk memperoleh energi, asam lemak
dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum
dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu
menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan
dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).
Asam lemak bebas pada umumnya berupa
asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk
ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, dengan
Rumus : (CH3)3N+-CH2-CH(OH)-CH2-COO-
(Murray, et al, 2003).
Ø Sintesis asam lemak
Makanan bukan satu-satunya sumber
lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan
energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada manusia,
kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak
sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta). Sintesis asam lemak terjadi di
dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai
titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty
acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis (Murray, et al, 2003).
Ø Anabolisme dan Katabolisme dari
Protein
A. Struktur
Diliht dari tingkat organisasi
struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan
kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :
- Struktur primer : hanya urutan asam amino di
dalam rantai protein. Struktur primer protein diselenggarakan oleh
ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.
- Struktur sekunder. Hal ini
merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat
yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur
sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikkatan hidrogen antara
oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.
- Struktur tersier. Hal ini
menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat
dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara
menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh
onteraksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.
- Struktur kuartener. Banyak
protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari
pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal
dengan protomer (Poedjiadi, 2005).
B. Fungsi
1. Membentuk jaringan/
bagian tubuh lain
2. Pertumbuhan (bayi,
anak, pubertas)
3. Pemeliharaan (dewasa)
4. Membentuk sel darah
5. Membentuk hormon,
enzym, antibody,dll
6. Memberi tenaga
(protein sparing efek)
7. Pengaturan (enzim,
hormone) (Anonim, 2009 (b))
C. Anabolisme
Proses anabolisme atau sintesis
protein secara garis besar dibagi dalam tiga tahap yaitu, tahap pemrakarsaan
(initiation), tahan pemanjangan (elongation), dan tahap penghentian
(termination).
1. Tahap Initiation
a. Tahap ini merupakan
tahap interaksi antara ribosom subunit besar dan subunit kecil. Inisiator
aminosil tRNA hanya dapat berikatan dengan kodon AUG yang disebut juga kodon
pemrakarsa, karena AUG adalah kode untuk asam amino metionin. Metionin ini akan
digandeng oleh inisiator aminoasil tRNA, shingga tRNA ini sering disebut dengan
Met-tRNA. Tahap inisiasi diawai dengan pemisahan ribosom sub unit besar dengan
ribosom sub unit kecil.
b. Langkah kedua adalah
Met-tRNA berinteraksi dengan GTP.
c. Langkah ketiga
kombinasi Met-tRNA dan GTP akan bergabung dengan ribosom su-unit kecil. Dan ini
akan mengakibatkan langkah selanjutnya.
d. Pada langkah keempat ribosom
subunit kecil akan siap bergabung dengan mRNA dalam satu reaksi kompleks yang
melibatkan hidrolisis ATP.
e.
Pada langkah ke lima terjadi penyatuan ribosom sub unit kecil dan ribosom
subunit besar yang disertai dengan hidrolisis GTP menjadi GDP. Tahap ini
diakhiri dengan gabungnya antara ribosom dengn mRNA dan Met-tRNA.
2. Tahap Pemanjangan (Elongasi)
Setelah terbentuk pemrakarsaan
(initiating complex), maka ribosom subunit besar akan menempel pada ribosom sub
unit kecil.dengan diahului oleh hidrolisis terhadap molekul GTP, sehingga
dihasilkan dua tempat yang terpisah pada ribosom sub unti besar yaitu sisi P
(Pepetidil) dan sisi A (aminoasil). Pada proses elongasi ribosom akan bergerak
sepanjang mRNA untuk menerjemahkan pesan yang dibawa oleh mRNA dengan arah
gerakan dari 5’ ke 3’.
Langkah pertama dari proses elongasi
adalah reaksi pengikatan aminoasil tRNA (AA2) dengan GTP. Pada langkah
sealnjutnya yaitu terjadi ikatan pada kompleks tersebut pada ribosom sisi A.
Pada langkah ketiga GTP dihidrolisis,
Met RNA terdapat pada sisi P dan aminoasil-tRNA (AA2) pada sisi A siap untuk
membentuk rantai peptide pertama.
Pada langkah keempat metionin yang
digandeng oleh tRNA inisiator pada sisi P mulai terikat asam amino yang dibawa
oleh tRNA pada sisi A dengan ikatan peptide yang membentuk dipeptida. Sehingga
sisi P ribosom menjadi kosong, reaksi ini dikatalis oleh peptidil transferse
yang dihasilkan oleh ribosom sub unit besar.
Pada langkah terakhir
ribososm bergerak sepanjang mRNA menuju ke 3’ sehingga dipeptida yang sudah
terbentuk dari sisi A aka berganti menempati sisi P, sehingga sisi A menjadi
kosong. Dan pada sisi A akan terbuka kodon dan akan dimasuki tRNA. Setelah
kedua tempat di ribosom terisi oleh tRNA yang menggandeng asm amino
masing-masing, asam amio akan sangat berdekatan, dan akibatnya akan terjadi
ikatan peptide diantara keduanya.
3. Tahap Penghentian (terminasi)
Pada tahap ini dikenal
dengan tahap penghentian, Jadi tahap ini penejemahan kan berhenti apabila kodon
penghenti (UAA, UAG, atau UGA) masuk ke sisi A. Hal ini akan terjadi jika tidak
ada staupun tRNA yang memiliki anti kodon yang dapat berpasangan dengn
kodon-kodon penghenti. Setelah itu sebgai pengganti tRNA, masuklah factor
pembebas atau RF (Release Faktor) ke sisi A. Faktor ini bersama-sama dengan
molekul GTP, melepaskan rantai polipepetida yang telai usai dibentuk oleh tRNA.
Setelah itu RIbosom kembali terpisah menjadi unti besar dan unit kecil serta
kembali ke sitosol untuk kemudian akan berfungsi lagi sebagia penerjemah
(Marianti, 2007).
D. Katabolisme
Asam-asam amino tidak dapat disimpan
oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber
energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino
sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino
memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena
bersifat toksik bagi tubuh.
Terdapat 2 tahap pelepasan
gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi : Enzim
aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat
atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif :
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin
dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus
urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui
ginjal berupa urin.
Proses yang terjadi di dalam siklus
urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:
- Dengan peran enzim karbamoil
fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil
fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
- Dengan peran enzim ornitin
transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan
L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
- Dengan peran enzim
argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat
menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
- Dengan peran enzim
argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan
L-arginin
- Dengan peran enzim arginase,
penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea
(Lehninger, 2005).
Ø Keterkaitan Proses Katabolisme dan
Anabolisme
Proses katabolisme dan anabolisme
dalam suatu organisme berlangsung secara kontinyu dan bersamaan. Keduanya
merupkan proses pengubahan energi sehingga energi dalam tubuh organisme
tersebut teap tersedia.
Tumbuhan hijau sebagai organisme
fotoautotrof menyediakan sumber energi kimia bagi organsime heterotrof,
sebaliknya organisme heterotrof akan melepaskan sisa metabolsime berupa CO2 dan
H2O yang akan dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan hijau untuk proses
fotosintesis.
Secara ekologis terdapat hubungan
antara tumbuhan hijau sebagai produsen dan hewan sebagai konsumen dalam proses
transformasi energi. Dalam tubuh individu organisme itu sendiri terjadi proses
penyususnan dan dan pembongkaran zat untuk transformasi energi.
Dalam tumbuhan hijau, mereka menyusun
makanannya sendiri melalui proses fotosintesis. Selajutnya ia juga memanfaatkan
senyawa kimia yang terbentuk dari fotosintesis tersebut untuk prosesn respirasi
sel guna menghasilkan energi. Bahkan mungkin kalian pernah mengamati beberapa
tumbuhan dapat menyimpan cadangan makanannya sebagai energi cadangan, yang
tersimpan dalam bentuk umbi-umbian. Begiti pula dalam tubuh hewan, termasuk
dalam tubuh manusia terjadai proses penyusunan dan pembongkaran zat tersebut.
Disamping ada proses respirasi protein (katabolisme) untuk memperoleh energi,
juga terjadi proses penyusunan (sintesis) protein yang penting untuk
tersedianya protein guna membangun sel atau jaringan yang rusak dan sebagai
pembangun struktur jaringan tubuh. Demikian pula sintesis lemak dan pembongaran
lemak, merupkan dua proses yang saling berkaitan satu sama lain.
Ø Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat,
Lemak, dan Protein
Proses
metabolisme karbohidrat, protein dan lemak daalam sel tubuh manusia, satu sama
lain saling terkait. Ketiga proses metabolsime tersebut akan melewati senyawa
asetil CO-A, sebagai senyawa antara untuk memasuki siklus Krebs. Begitu pula
apabila terjadi kelebihan sintesis glukosa, maka dalam tubuh akan diubah
menjadi senyawa lemak sebagai cadangan energi.
Ø Enzim
Enzim merupakan biokatalisator atau katalisator organik yang dihasilkan
oleh sel.
Ø Struktur enzim terdiri dari:
Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak
bila suhu terlampau panas(termolabil).
Gugus
Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari
protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut
koenzim. Molekul gugus
prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi
kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang
terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD
(Nikotinamid Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.
Enzim mengatur kecepatan
dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun
enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus
berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah
respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi,
nitrogen, dan pencernaan.
Ø Enzim mempunyai sifat-siat sebagai
berikut:
a. Biokatalisator, mempercepat jalannya
reaksi tanpa ikut bereaksi.
b. Thermolabil; mudah rusak, bila
dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang
mempunyai sifat thermolabil.
c. Merupakan senyawa protein sehingga
sifat protein tetap melekat pada enzim.
d. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit,
sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan
berulang-ulang.
e.
Bekerjanya
ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh
ektoenzim: amilase,maltase.
f.
Umumnya
enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang
mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng- katalisis pembentukan dan
penguraian lemak. lipase Lemak + H2O → Asam lemak + Gliserol
g.
Bekerjanya
spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat
melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
h. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa
adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat
yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat
mempercepat jalannya reaksi, 2+ 2+ contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat
organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim.
Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.
Ø Fungsi Enzim Dalam Metabolisme :
Metabolisme merupakan sekumpulan
reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan
hidup.Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang
lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih
kecil (katabolisme).
Beberapa reaksi kimia tersebut antara
lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis.
Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu reaksi kimia akan berjalan lebih cepat
dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya
reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan
pemberian panas dari luar.
Ø Fungsi enzim dalam metabolism :
Sebagai contoh adalah pembentukan
urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan derajat Celcius dengan
katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di dalam suhu tubuh
fisiologis manusia, sekitar 37° C. Adanya enzim yang merupakan katalisator
biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis
tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi
lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar.
Kerja enzim dengan cara menurunkan
energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi
bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak
berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi.
Selain itu, enzim menimbulkan
pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam
organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di
bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di
bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.
Ø Terdapat berbagai macam peranan atau
Fungsi dari pasa enzim yakni :
- Reduksi, yaitu reaksi penambahan
hydrogen, electron atau pelepasan oksigen.
- Dehidrasi yaitu pelepasan
molekul uap air (H20).
- Oksidasi yaitu reaksi pelepasan
molekul hydrogen, electron atau penambahan oksigen
- Hidrolisis yaitu reaksi
penambahan H20 pada suatu molekul dan diikuti pemecahan molekul pada
ikatan yang ditambah H20.
- Deminase yaitu reaksi pelepasan
gugus amin (NH2)
- Dekarbolisasi yaitu reaksi
pelepasan CO2 dan gugusan karbosil.
- Fosforilasi yaitu reaksi
pelepasan fosfat.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar