Senin, 01 Agustus 2011

Metabolisme mahluk hidup

semua berbeda- inilah artikel tentang Metabolisme
Semua mahkluk hidup memerlukan energi. Energi itu digunakan untuk tumbuh, bergerak, mencari makanan, mengeluarkan sisa-sisa makanan, menanggapi rangsangan, dan reproduksi. Tanpa energi, semua proses kehidupan akan terhenti. Sumber energi utama bagi makhluk hidup di bumi adalah matahari. Energi matahari dimanfaatkan tumbuhan hijau untuk fotosintesis, kemudian energi itu diubah ke dalam bentuk persenyawaan kimia, yaitu dalam bentuk gula. Gula diubah menjadi amilum, protein, lemak, dan berbagai bentuk persenyawaan organik. Persenyawaan kimia ini menjadi bahan makanan bagi mahkluk hidup lain yang heterotrof. Semua mahkluk hidup, baik tumbuhan atau hewan memanfaatkan karbohidrat untuk dioksidasi menjadi energi, karbon dioksida, dan air. Jadi, energi matahari ditangkap oleh tumbuhan dan diubah menjadi persenyawaan kimia. Selanjutnya, energi kimia yang tersimpan dalam tumbuhan berpindah ke makhluk hidup yang lain pada saat tumbuhan dimakan oleh makhluk hidup tersebut. Di dalam tubuh makhluk hidup terjadi perombakan berbagai senyawa kimia untuk berbagai keperluan hidupnya.
Menurut hukum termodinamika, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dilenyapkan. Akan tetapi, energi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain, yang disebut transformasi energi. Dalam proses transformasi energi pada makhluk hidup, sebagian energi diubah menjadi energi panas, misalnya panas tubuh hewan atau manusia. Sebagian energi diubah ke dalam bentuk senyawa kimia yang lain. Jika makhluk hidup mati, maka semua energi panas dibebaskan ke lingkungan.
Makhluk hidup mampu melakukan transformasi energi melalaui proses metabolisme yang berlangsung di dalam sel tubuh.
Pengertian Metabolisme
Salah satu tanda yang menunjukkan gejala hidup pada makhluk hidup adalah melakukan metabolisme. Metabolisme secara harfiah mempunyai arti “perubahan” (bahasa Yunani metabole = berubah) yang dipakai untuk menunjukkan semua perubahan kimia an energi yang terjadi di dalam tubuh, atau secara sederhana adalah penggunaan makanan oleh tubuh.
Secara keseluruhan, metabolisme dikaitkan dengan pengaturan sumber daya materi dan energi. Beberapa jalur metabolisme membebaskan energi dengan cara merombak molekul-molekul kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Proses ini disebut katabolisme. Proses utama dari katabolisme adalah respirasi seluler. Pada proses respirasi seluler, glukosa dan bahan organik lainnya dirombak menjadi karbon dioksida dan air. Sebaliknya, anabolisme memakai energi untuk membangun molekul kompleks dari molekul-molekul yang lebih sederhana. Salah satu contoh anabolisme adalah sintesis protein dari asam amino.
Pada makhluk hidup, banyak reaksi kimia yang terjadi secara simultan. Jika kita melihat reaksi kimia tersebut satu per satu, akan sulit memahami aliran energi yang terjadi di dalam sel. Namun demikian, ada panduan yang penting untuk memahami metabolisme sel, yaitu sebagai berikut.
1. Semua reaksi kimia yang terjadi didalam sel melibatkan enzim.
2. Reaksi-reaksi tersebut melibatkan perubahan senyawa dalam suatu serial atau lintasan. Lintasan dapat berupa lintasan lurus (linear) atau melingkar (siklik)
Metabolisme dilakukan untuk memperoleh energi, menyimpan energi, menyusun bahan makanan, membentuk struktur sel, merombak struktur sel, memasukkan atau mengeluarkan zat-zat, melakukan gerakan, dan menanggapi rangsangan. Dapat dibayangkan bahwa kesibukan molekul-molekul di dalam sel berlangsung dalam dua kegiatan besar: menyusun ion atau molekul menjadi molekul-molekul yang lebih besar, dan menguraikan senyawa-senyawa menjadi molekul yang lebih kecil. Jadi, di dalam sel terdapat “mesin” kehidupan yang rumit.
Reaksi-reaksi yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup terjadi secara optimal pada suhu 27° C (suhuh ruang), misalnya pada tubuh tumbuhan dan hewan berdarah dingin (poikiloterm); atau pada suhu 37° C, misalnya di dalam tubuh hewan berdarah panas (homoioterm). Pada suhu tersebut, proses oksidasi akan berjalan lambat. Agar reaksi-reaksi berjalan lebih cpat diperlukan katalisator. Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat reaksi, tetpai zat itu sendiri tidak ikut bereaksi. Katalisator did lam sel makhluk hidup disebut biokatalisator. Contoh biokatalisator adalah enzim dan berbagai molekul RNA yang disebut ribozim.
Enzim
Metabolisme bahan-bahan makanan, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak, akan menghasilkan CO2, H2O, dan energi yang diperlukan oleh tubuh dalam bentuk ATP. Dari ketiga bahan makanan tersebut, penghasil energi yang paling mudah dicerna oleh tubuh adalah karbohidrat. Metabolisme sangat bergantung pada peran enzim. Enzim berperan sebagai pemercepat reaksi metabolisme di dalam tubuh makhluk hidup, tetapi enzim tidak ikut bereaksi.
Enzim merupakan pengatur suatu reaksi. Berikut ini adalah contoh reaksi yang diatur oleh enzim.
maltase
Maltose ß---à 2 glukosa
(substrat) (enzim) (produk)
Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat. Dalam contoh reaksi diatas, substratnya adalah maltosa. Bahan baru atau materi yang dibentuk sebagai hasil reaksi disebut produk. Dalam contoh reaksi di atas hanya ada satu produk, yaitu glukosa. Enzim yang mengkatalisis reaksi tersebut adalah maltase.
Reaksi tersebut dapat berlangsung ke arah sebaliknya. Dengan kata lain, reaksinya dua arah (reversible), yaitu maltose dapat berubah menjadi glukosa atau glukosa dapat berubah menjadi maltosa. Enzim maltase bekerja pada kedua reaksi tersebut. Jika terdapat maltosa lebih banyak daripada glukosa. Reaksi berlangsung dari kiri ke kanan. Sebaliknya, jika terdapat glukosa daripada maltosa, reaksi berlangsung dari kanan ke kiri.
Struktur Enzim
Enzim merupakan protein yang tersusun atas asam-asam amino. Kebanyakan enzim berukuran lebih besar dari substratnya. Akan tetapi, hanya daerah tertentu dari molekul enzim tersebut yang berikatan dengan substrat, yaitu di bagian yang disebut sisi aktif (active site).
Beberapa enzim memerlukan komponen nonprotein yang disebut gugus prostetik agar dapat bekerja dalam suatu reaksi. Enzim yang lengkap tersebut disebut holoenzim.
Secara kimia, enzim yang lengkap (holoenzim) tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein dan bagian bukan protein.
· Bagian protein disebut apoenzim, tersusun atas asam-asam amino. Bagian protein bersifat labil (mudah berubah), misalnya terpengaruh oleh suhu dan keasaman.
· Bagian yang bukan protein disebut gugus prostetik, yaitu gugusan yang aktif. Gugus prostetik yang berasal dari molekul anorganik disebut kofaktor, misalnya besi, tembaga, zink. Gugus prostetik yang terdiri dari senyawa organik kompleks disebut koenzim, misalnya NADH, FADH, koenzim A, tiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), asam pantotenat (vitamin B5), niasin (asam nikotinat), pridoksin (vitamin B6), biotin, asam folat, dan kobalamin (vitamin B12).
Umumnya, baik koenzim maupun kofaktor terikat kuat pada molekul protein enzim. Akan tetapi, ada beberapa enzim yang tidak mengikat kuat gugus prostetiknya. Suatu enzim yang dalam bekerja membutuhkan bantuan gugus prostetik, tidak dapat bekerja jika gugus prostetik ini tidak ada. Pada manusia, kekurangan gugus prostetik dapat menyebabkan kelainan metabolisme.
Ciri-ciri enzim
Ciri-ciri enzim adalah merupakan biokatalisator, protein, bekerja secara khusus, diperlukan dalam jumlah sedikit, dapat bekerja secara bolak-balik, dapat digunakan berulang kali, rusak oleh panas, dan kerjanya dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.
Biokatalisator
Reaksi-reaksi di dalam tabung reaksi sering kali merlukan katalisator untuk mempercepat proses reaksi. Didalam sel juga terdapat katalisator, salah satunya adalah enzim. Enzim hanya dihasilkan oleh sel-sel makhluk hidup sehingga disebut sebagai biokatalisator.
Protein
Enzim adalah suatu protein. Dengan demikiana, sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dapat rusak pada suhu tinggi dan terpengaruh oleh pH.
Bekerja secara khusus
Enzim bekerja secara khusus, artinya enzim tertentu hanya dapat mempengaruhi reaksi tertentu, tidak dapat mempengaruhi reaksi lainnya. Zat yang terpengaruh oleh enzim disebut substrat. Substrat adalah zat yang bereaksi. Oleh karena macam zat yang bereaksi di dalam sel sangat banyak, maka macam enzim pun banyak.
Kekhususan enzim dengan substrat dapat dibayangkan seperti hubungan antara gembok dengan anak kunci, setiap gembok memiliki anak kunci tersendiri. Demikian pula enzim, memiliki bagian aktif tertentu yang hanya cocok untuk substrat tertentu pula.
Dapat Digunakan berulang kali
Enzim dapat digunakan berulang kali karena enzim tidak berubah pada saat terjadi reaksi. Satu molekul enzim dapat bekerja berkali-kali, selama enzim itu sendiri tidak rusak. Jika molekul enzim rusak, enzim tersebut harus diganti. Oleh karena itu, enzim pun hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
Rusak oleh Panas
Enzim rusak oleh panas karena enzim adalah suatu protein. Rusaknya enzim oleh panas disebut denaturasi. Kebanyakan enzim rusak pada suhu di atas 50°C. Jika telah rusak, enzim tidak dapat berfungsi lagi walaupun pada suhu normal.
Tidak Ikut Bereaksi
Enzim hanya diperlukan sebagai pemercepat reaksi, namun molekul enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Peranan enzim dalam reaksi dapat digambarkan sebagai berikut.
Substrat + enzim ----> produk + enzim
Bekerja Dapat Balik
Umumnya, enzim bekerja secara dapat balik. Artinya, suatu enzim dapat bekerja menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain, dan sebaliknya dapat pula bekerja menyusun senyawa-senyawa itu menjadi senyawa semula.
Kerja Enzim Dipengaruhi Faktor Lingkungan
Faktor lingkungan yang berpengaruh pada kerja enzim adalah suhu, pH, zat penghambat (inhibitor), dan aktivator.
· Suhu: Enzim bekerja optimal pada suhu 30°C atau pada suhu tubuh dan akan rusak pada suhu tinggi. Biasanya, enzim bersifat nonaktif pada suhu rendah (0 C atau di bawahnya), tetapi tidak rusak.jika suhunya kembai normal, enzim mampu bekerja kembali. Sementara pada suhu tinggi, enzim rusak dan tidak dapat berfungsi lagi.
· pH: Enzim bekerja optimal pada pH tertentu.
· Zat penghambat (inhibitor): Beberapa zat dapat dapat menghambat kerja enzim sehingga disebut inhibitor. Kadang kala, hasil akhir (produk) dapat menjadi inhibitor. Hasil akhir yang menumpuk menyebabkan enzim sulit “bertemu” dengan substrat.
Semakin menumpuk hasil akhir, semakin lambat kerja enzim.
· Aktivator: Kebalikan dari inhibitor, aktivator bekerja menggiatkan enzim. Aktivator berikatan dengan salah satu sisi enzim sehingga enzim tetap berada dalam bentuk aktifnya.
Penamaan Enzim
Enzim diberi nama sesuai dengan substratnya, dan diberi akhiran-ase. Contohnya sebagai berikut.
· Enzim selulase adalah enzim yang dapat menguraikan selulosa.
· Enzim lipase menguraikan lipid atau lemak
· Enzim protease menguraikan protein.
· Enzim karbohidrase menguraikan karbohidrat.
Karbohidrase merupakan suatu kelompok enzim. Enzim yang termasuk karbohidrase adalah amilase dan maltase. Amilase menguraikan amilum (tepung) menjadi maltosa. Maltase menguraikan maltosa menjadi glukosa.
Ada dua tata cara penamaan enzim, yaitu secara sistematik (didasarkan atas reaksi yang terjadi) dan trivial (nama singkat).
Contoh : ATP + glukosa à ADP + glukosa 6-fosfat
Nama sistematik : Glukosa 6-fosfatase
Nama trivial : Heksokinase
Cara Kerja Enzim
Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, substrat akan menempel pada enzim. Tempat menempelnya molekul substrat pada enzim disebut sisi aktif. Kemudian terjadi reaksi dan terbentuk molekul produk. Ada dua teori mengenai kerja enzim, yaitu teori lock and key (gembok-anak kunci) dan induced fit (kecocokan terinduksi).
Teori Gembok Anak Kunci
Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja. Bentuk substrat sesuai dengan sisi aktif, seperti gembok cocok dengan anak kuncinya. Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik. Substrat yang mempunyai bentuk ruang yang sesuai dengan sisi aktif enzim akan berikatan dan membentuk kompleks transisi enzim-substrat. Senyawa transisi ini tidak stabil sehingga pembentukan produk berlangsung dengan sendirinya. Jika enzim mengalami denaturasi (rusak) karena panas, bentuk sisi aktif berubah sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang sama.
Teori Induced Fit
Reaksi antara substrat dengan enzim berlangsung karena adanya induksi molekul substrat terhadap molekul enzim. Menurut teori ini, sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam menyesuaikan struktur sesuai dengan struktur substrat.
Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, maka enzim akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok (fit). Kemudian terjadi pengikatan substrat oleh enzim, yang selanjutnya substrat diubah menjadi produk. Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali pada keadaan semula, siap untuk mengikat substrat baru.

1 komentar:

  1. Makasih penjelasan sistem metabolisme mahluk hidupnya.

    BalasHapus

 
Design by agus fajar designer | semua berbeda agus fajar - created by | 2011