Pengertian Metabolisme
Setiap makhluk hidup pasti akan mengalami suatu proses metabolisme. Semua bahan makanan yang ada di dalam tubuh seperti glukosa, asam amino, dan asam lemak dapat menjadi suatu sumber energi (ATP). Caranya adalah dengan melakukan suatu transformasi energi melalui proses metabolisme yang berlangsung di dalam sel tubuh. Energi tersebut antara lain berguna untuk otot, sekresi kelenjar, memelihara membrane potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel.
Secara bahasa kata “metabolisme” ini berasal dari bahasa Yunani μεταβολισμος (metabole) atau dapat dibaca metabolismeos yang artinya perubahan.
Metabolisme merupakan suatu proses kimia yang terjadi didalam sel atau tubuh makhluk hidup, termasuk di tingkat selular untuk mempertahankan kelangsungan hidup.
Metabolisme disebut juga dengan suatu reaksi enzimatis, karena selalu menggunakan enzim sebagai bioketalisatornya. Karena enzim ini dibutuhkan untuk memperlancar proses metabolisme, tanpa enzim proses ini tidak akan berjalan dengan baik alias terhambat. Dengan kata lain control dari metabolisme yang terus berjalan dalam tubuh makhluk hidup bergantung pada kegiatan enzim.
Enzim
Enzim merupakan biokatalisator, yaitu suatu senyawa organik yang mempercepat reaksi kimia. Enzim yang lengkap disebut dengan holoenzim.
Holoenzim ini terdiri dari dua komponen, yaitu Apoenzim (protein) dan gugus prostetik inonprotein).
Apoenzim adalah suatu bagian enzim yang aktif, yang disusun oleh protein.
Apoenzim adalah suatu bagian enzim yang aktif, yang disusun oleh protein.
Gugus prostetik adalah suatu bagian dari enzim yang tidak aktif, disusun oleh non protein. Gugus prostetik ini terdiri dari kofaktor (senyawa anorganik berupa unsur logam, misalnya Fe, Mg, dan Na) dan koenzim (senyawa organik non protein, misalnya Vitamin B).
Sifat – Sifat Enzim
- Enzim ini merupakan biokatalisator, yang mempercepat reaksi tapi tidak ikut bereaksi.
- Enzim merupakan sebuah protein yang bersifat tennolabil yang akan rusak pada suhu yang tinggi.
- Enzim juga dapat mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi.
- Enzim yang bekerja spesifik, artinya hanya bekerja pada senyawa tertentu.
- Bersifat bolak-baik atau ikut bereaksi dan terbentuk pada akhir reaksi.
Cara Kerja enzim
1. Teori Kunci dan Anak Kunci (Lock and Key)
Teori ini menunjukkan sebuah cara kerja antara enzim dan substrat bersatu seperti kunci dan anak kunci. Enzim terdapat suatu sisi untuk dapat bergabung dengan substrat yang disebut active site (sisi aktif).
Sisi aktif merupakan suatu tempat melekatnya molekul substrat. Selama reaksi ini berjalan, enzim dan substrat bergabung membentuk kompleks enzim substrat. Akhir setelah bereaksi, hasil reaksi tersebut tidak bersatu dengan enzim.
2. Teori Kecocokan Terinduksi (lnduced Fit Teori)
Sisi aktif enzim, saat bereaksi berubah sesuai dengan bentuk substrat. Sisi aktif enzim ini memiliki struktur yang bersifat fleksibel yang menyesuaikan dengan substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim-substrat. Setelah reaksi selesai enzim langsung dapat digunakan untuk reaksi dengan subtrat yang lain.
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
- Substrat yaitu suatu enzim bekerja pada substrat tertentu. Kerja enzim ini dipengaruhi oleh banyaknya substrat sehingga hasil enzim juga dipengaruhi oleh banyaknya substrat.
- Temperatur atau suhu yaitu suatu enzim bekerja pada suhu tertentu atau suhu optimum yang maksimal memengaruhi kerja enzim. Jika suhu turun atau rendah, dapat mengakibatkan kegiatan enzim menjadi kurang maksimal atau berhenti. Sebaliknya, pada suhu tinggi kegiatan kerja enzim akan menurun karena enzim menjadi rusak. Enzim ini berupa protein pada suhu yang tinggi akan mengalami denaturasi.
- Air yaitu adanya air dapat mengaktifkan suatu enzim untuk bereaksi.
- pH yaitu pH dapat memengaruhi aktivitas enzim. Tiap enzim umumnya juga memiliki kisaran pH yang berbeda-beda biasanya mendekati netral antara 6-8. Perubahan pada pH dapat memengaruhi perubahan protein pada sisi aktif enzim. Bila pH tersebut terlalu rendah atau terlalu tinggi maka kerja enzim menjadi kurang maksimal.
Fungsi Metabolisme
Proses metabolisme bagi organisme hidup ini memiliki empat fungsi spesifik, yaitu :
- Untuk memperoleh suatu energi kimia dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan yang kaya energi yang berasal dari lingkungan.
- Untuk dapat mengubah molekul zat-zat makanan (nutrisi) menjadi prekursor unit pembangun bagi biomolekul sel.
- Untuk dapat menyusun unit-unit pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain.
- Untuk dapat membentuk dan merombak biomolekul.
Jenis – Jenis Metabolisme
1. Katabolisme
Katabolisme adalah suatu penguraian suatu zat ke partikel yang lebih kecil untuk diubah menjadi energi.
Contoh dari katabolisme adalah respirasi. Adapun didalam respirasi ini kemudian terbagi menjadi dua yakni antara lain dapat dijelaskan sebagai berikut ini :
- Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah suatu peristiwa pembakaran zat makanan yang menggunakan oksigen dari pernapasan untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.
Adapun secara sederhana reaksi respirasi aerob yaitu sebagai berikut dibawah ini :
C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 36ATP
Tahap – Tahap Respirasi Aerob
Respirasi aerob ini berlangsung 4 tahap yakni glikolisis, dekarboksilasi oksidasi asam piruvat, siklus krebs dan transpor elektron, berikut penjelasannya :
1. Glikolisis
– Pengubahan satu atom glukosa (6 atom C) menjadi dua molekul yang lebih sederhana (asam piruvat = 3 atom C).
– Glikolisis juga terjadi dalam sitoplasma sel.
– Produk penting glikolisis tersebut adalah :
– Glikolisis juga terjadi dalam sitoplasma sel.
– Produk penting glikolisis tersebut adalah :
- 2 molekul asam piruvat.
- 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi.
- 2 molekul ATP dari 1 molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidasi Asam Piruvat
- Mengubah asam piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi asetil KoA (senyawa berkarbon 2).
- Dekarboksilasi oksidasi asam piruvat berlangsung pada matriks mitokondria.
- Dihasilkan 1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul asam piruvat menjadi asetil KoA.
- Pada mahkluk organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol (cairan sitoplasma sel).
3. Siklus Krebs
– Ditemukan oleh Hans Krebs.
– Disebut juga siklus asam sitrat.
– Siklus krebs terjadi didalam mitokondria.
– Mengubah asetil KoA menjadi CO2.
– Produk yang penting siklus krebs adalah :
– Disebut juga siklus asam sitrat.
– Siklus krebs terjadi didalam mitokondria.
– Mengubah asetil KoA menjadi CO2.
– Produk yang penting siklus krebs adalah :
- 3 molekul NADH = 6 NADH.
- 1 molekul FADH = 2 FADH2.
- 1 molekul ATP = 2 ATP.
- 1 CO2 = 2CO2.
4. Transpor Elektron
- ATP yang dihasilkan pada tahap ini yaitu 32 ATP.
- Secara sederhana, reaksi transpor elektron dapat dituliskan :
24e- + 24H+ + 6O2 → 12H2O
- Respirasi Anaerob
Respirasi anaerob adalah suatu respirasi yang tidak menggunakan O2 sebagai penerima elektron terakhir pada saat pembentukan ATP (disebut juga fermentasi), menggunakan glukosa sebagai substrat. Organisme yang dapat melakukan fermentasi adalah bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makanan yang di awetkan.
Beberapa organisme ini dapat berespirasi menggunakan oksigen, tetapi juga dapat melakukan fermentasi. Contohnya adalah seperti pada sel-sel otot dapat melakukan respirasi anaerob jika lingkungan kekurangan O2.
Adapun fermentasi terdapat dua yakni sebagai berikut ini :
1. Fermentasi Asam Laktat
- Fermentasi asam laktat adalah suatu respirasi anaerob. Hasil akhir fermentasi asam laktat adalah asam laktat atau asam susu atau juga asam kelelahan yang terjadi akibat penimbunan asam laktat pada otot tubuh.
- Fermentasi ini dimulai dengan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat karena pada proses ini tidak ada O2 yang merupakan reseptor terakhir, maka asam piruvat dapat diubah menjadi asam laktat.
- Fermentasi asam laktat juga merupakan suatu zat kimia yang merugikan karena bersifat racun atau toksin. Pada fermentasi asam laktat ini, glukosa dipecah menjadi dua molekul asam piruvat, 2 NADH dan terbentuk ATP.
- Tidak bereaksi secara sempurna untuk memecah glukosa menjadi CO2, air serta ATP sehingga ATP dihasilkan pun tidak sebesar ATP yang dihasilkan dari glikolisis.
2. Fermentasi Alk0h0l
- Fermentasi alk0h0l terjadi pada mikro-organisme, peristiwa pembebasan energi tersebut terjadi karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat dan CO2.
- Selanjutnya asam asetat juga diubah menjadi aIk0h0I. Pada fermentasi ini energi (ATP) yang telah dihasilkan dari 1 molekul glukosa hanya 2 molekul ATP, berbeda dengan respirasi aerob yang mengubah 1 molekul glukosa menjadi 36 ATP.
Perbedaan Respirasi Aerob dengan Respirasi Anaerob
2. Anabolisme
Anabolisme adalah suatu proses penyusunan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks.
Anabolisme memiliki beberapa jenis yaitu sebagai berikut :
- Anabolisme Karbohidrat yaitu yang termasuk pada proses fotosintesis, siklus Calvin (proses penggunaan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula), kemosintesis (penyusunan bahan organic dengan menggunakan energi dari pemecahan senyawa kimia.
- Anabolisme Lemak yaitu yang juga disebut dengan lipogenesis yang terjadi di dalam sitoplasma yang memiliki enzim kompleks yaitu asam lemak sitetase. Lemak juga dapat disintesis dari protein dan karbohidrat. Sintesis lemak biasanya dapat berlangsung di rektikulum endoplasma.
- Anabolisme Protein yaitu yang tersusun dari suatu senyawa asam amino. Penyusun gugus amino –NH2 pada suatu substrat ini disebut aminasi. Ada dua cara sintesi protein yaitu, suatu reaksi animasi reduksi dan reaksi transaminasi.
Reaksi Aminasi Reduksi, diantaranya adalah :
- Aminasi dari asam oksaloasetat ini akan menghasilkan asam aspartat.
- Aminasi dari asam piruvat juga akan menghasilkan alanin.
Reaksi Transaminasi, diantaranya ialah :
- Reaksi tersebut yang melibatkan satu gugus amino dari satu asam amino ke suatu asam α-ketoglutamat dan asam amino baru
Anabolisme Pada Tumbuhan
1. Fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses penyusunan senyawa organik (glukosa/amilum) dari senyawa anorganik (CO2 dan H20) dengan bantuan cahaya matahari, organisme yang mampu melakukan proses fotosintesis adalah suatu organisme yang memiliki klorofil. Tumbuhan yang mampu melakukan fotosintesis karena disusun oleh sel-sel yang mengandung klorofil.
Proses fotosintesis pada tumbuhan ini berlangsung melalui dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
Reaksi terang adalah suatu reaksi dalam proses fotosintesis yang memerlukan cahaya. Reaksi terang juga berlangsung di dalam grana kloroplas.
Reaksi terang adalah suatu reaksi dalam proses fotosintesis yang memerlukan cahaya. Reaksi terang juga berlangsung di dalam grana kloroplas.
Pada reaksi terang, cahaya ini digunakan untuk pemecahan air menjadi hidrogen dan oksigen reaksi ini disebut fotolisis air. Hidrogen yang akan digunakan untuk membentuk karbohidrat pada reaksi gelap, sedangkan oksigen akan dilepaskan ke lingkungan. Hasil dari reaksi terang tersebut, yaitu NADPH2, ATP, dan 02.
Reaksi gelap disebut juga dengan siklus Calvin karena di temukan oleh Melvin Calvin. Reaksi gelap ini merupakan reaksi dalam proses fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya.
Pada reaksi gelap terjadi suatu proses pembentukan karbohidrat atau gula dari hidrogen hasil dari reaksi terang dan karbon dioksida. Reaksi gelap ini terjadi di stroma kloroplas.
Tahap reaksi yang terjadi dalam reaksi gelap tercantum yaitu sebagai berikut ini :
- Fiksasi CO2 oleh molekul RuBP (ribulosa bifosfat) ini akan menjadi asam fosfogliserat (PGA).
- Reduksi PGA untuk dapat membentuk PGAL (fosfogliseraldehid) dengan menggunakan energi ATP danNADPH2 dari reaksi terang.
- PGAL akan dihasilkan 12 PGAL setelah 6 putaran siklus 2 PGAL digunakan untuk membentuk glukosa. Sedangkan sisanya 10 molekul PGAL untuk dapat membentuk kembali molekul RuBP.
2. Kemosintesis
Kemosintesis adalah suatu proses penyusunan senyawa organik dari senyawa anorganik dengan bantuan energi kimia. Beberapa organisme tersebut mampu memverifiksasi CO2 menjadi karbohidrat dengan menggunakan energi kimia.
Organisme tersebut disebut juga organisme kemosintetik atau kemoautotrof. Contohnya bakteri Nitrosomonas dan bakteri Nitrosococcus yang memperoleh suatu energi dengan mengoksidasi amonium karbonat menjadi nitrit, reaksinya sebagai berikut.
Perbedaan Fotosintesis dengan Kemosintesis
Proses Metabolisme
Dalam tubuh terdapat 3 proses metabolisme yang utama yaitu sebagai berikut ini :
1. Proses Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme ini berlangsung dalam organisme secara mekanis dan kimiawi. Metabolisme terdiri dari dua proses yaitu anabolisme sebagai pembentukan suatu molekul dan katabolisme sebagai penguraian molekul.
Proses metabolisme karbohidrat, makanan yang dicerna kemudian karbohidrat mengalami proses hidrolisis atau penguraian dengan menggunakan suatu molekul air yang mengurai polisakarida menjadi monosakarida.
Disaat makanan dikunyah, makanan ini akan bercampur air liur yang mengandung enzim ptialin (suatu amilase yang disekresikan oleh suatu kelenjar parotis di dalam mulut).
Enzim ini dapat menghidrolisis pati (salah satu polisakarida) menjadi maltosa dan gugus glukosa kecil dengan terdiri dari 3-9 molekul glukosa. Makanan dalam waku singkat ini berada dalam mulut dengan terdapat tidak lebih 3-5% dari pati yang telah terhidrolisis sewaktu makanan ditelan.
Ptialin tersebut dapat berlangsung terus menerus memecah makanan menjadi maltosa selama 1 jam setelah makanan yang memasuki lambung disaat isi lambung bercampur dengan zat yang disekresikan oleh lambung.
Pada akhirnya suatu kegiatan ptialin dihambat oleh zat asam yang diekskresikan oleh lambung. Hal tersebut dapat terjadi karena ptialin ini merupakan enzim amilase yang tidak aktif pada PH medium turun dibawah 4,0.
Setelah makan tersebut dikosongkan dari lambung dan masuk ke duodenum (usu dua belas jari), makanan kemudian akan bercampur dengan getah pankreas.
Pati yang belum dipecah yang akan dicerna oleh amilase yang berfungsi sama dengan a-amilase pada air liur yaitu sebagai pemecah pati menjadi sebuah maltosa dan polimer glukosa kecil lainnya.
Namun, pati yang pada umumnya hampir sepenuhnya di ubah menjadi maltosa dan polimer glukosa kecil sebelum melewati lambung.
Hasil akhir dari suatu proses pencernaan adalah glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan monosakarida lainnya. Senyawa-senyawa kemudian dapat diabsorpsi melalui dinding usus dibawah ke hati oleh darah.
2. Proses Metabolisme Protein
Protein makanan ini sebagian besar ada pada daging dan sayur-sayuran. Protein yang dapat dicerna didalam lambung menggunakan enzim pepsin yang aktif pada pH 2-3. Pepsin dapat mencerna semua jenis protein dalam makanan yang mencerna suatu kolagen.
Kolagen adalah suatu bahan dasar yang utama dalam jaringan ikat pada kulit dan tulang rawan. Mulai dari proses pencernaan protein hingga pepsin meliputi 10-30% dari pencernaan protein total. Pada proses ini, pemecahan protein merupakan suatu proses hidrolisis pada rantai polipeptida.
Proses pencernaan protein sebagian besar terjadi di dalam usus dengan bentuk yang telah beruah yaitu proteosa, pepton, dan polipeptida besar.
Setelah dapat memasuki usus, produk-produk yang telah pecah sebagian besar akan bercampur dengan suatu enzim pankreas dibawah pengaruh enzim proteolitik seperti tripsin, kimotripsin, dan peptidase.
Baik tripsin maupun kimotripsin akan memecah molekul protein menjadi polipeptida kecil. Kemudian peptidase tersebut akan melepas asam-asam amino.
Asam amino yang ada didalam darah juga bersumber dari penyerapan melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel, dan hasil protein sintetis asam amino dalam sel, serta hasil dari sintetis asam amino dalam sel.
Asam amino yang disentetiskan dalam suatu sel maupun yang dihasilkan dari proses penguraian protein dalam hati kemudian dibawah darah untuk digunakan dalam jaringan. Pada hal ini, hati juga berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.
Kelebihan protein ini tidak disimpan dalam tubuh, melainkan akan dirombak dalam hati menjadi suatu senyawa yang mengandung unsur N, seperti NH3 (amonia) dan NH4OH (amonium hidroksida), serta senyawa yang tidak mengandung unur N. Senyawa yang mengandung unsur N disentesis menjadi urea.
Pembentukan urea yang berlangsung dalam hati tersebut karena sel-sel hati dapat menghasilkan enzim arginase. Urea yang dihasilkan tidak dibutuhkan oleh tubuh, sehingga dapat diangkut bersama zat-zat lainnya menuju ginjal, lalu dikeluarkan melalui urin.
Sebaliknya terjadi, pada senyawa yang tidak mengandung suatu unsur N disentetis kembali menjadi bahan baku karbodihdrat dan lemak, sehingga dapat dioksidasi dalam tubuh agar menghasilkan energi.
3. Proses Metabolisme Lemak
Pencernaan lemak yang terjadi dalam usus, karena usus mengandung enzim lipase. Proses metabolisme lemak adalah beberapa lemak keluar dari lambung, masuk ke usus dengan menimbulkan ransangan terhadap hormon kolesistokinin.
Hormon ini menyebabkan kantung empedu dapat berkontraksi dengan mengeluarkan cairan empedu ke dalam usus dua belas jari (duodenum).
Dalam empedu terdapat garam empedu berperan yang mengemulsikan lemak. Emulsi lemak adalah suatu pemecahan lemak yang berukuran besar menjadi butiran lemak berukuran lebih kecil.
Lemak yang berukuran lebih kecil adalah trigeliserida yang teremulsi berperan memudahkan hidrolisis lemak oleh lipase dari hasil pankreas. Lipase pankreas tersebut akan menghidrolisis lemak teremulsi menjadi campuran asam lemak dan monogliserida (gliserida tnggal).
Pengeluaran cairan pankreas ini dapat dirancang oleh hormon sekretin yang berperan dalam meningkatkan jumlah senyawa penghantar listrik (elektrolik) dan cairan pankreas serta pankreoenzim dengan peran untuk dapat merangsang pengeluaran enzim-enzim dalam cairan pankreas.
Sekitar 70% absorpsi hasil pencernaan lemak ini pun terjadi dalam usus halus. Asam lemak dan monogliserida di absorpsi melalui suatu sel-sel mukosa yang terdapat pada dinding usus, kemudian keduanya diubah kembali menjadi lemak trigliserida yang berbentuk partikel-partikel kecil. Jaringan lemak tersebut saat dibutuhkan, timbunan lemak kemudian diangkut menuju hati.
Cara Meningkatkan Metabolisme Tubuh
- Berolahraga
Olahraga ialah salah satu jenis kegiatan yang dapat dilakukan untuk dapat membakar kalori di dalam tubuh dan cara paling efektif.
Kegiatan ini juga dapat meningkatkan suatu masa otot dan pembakaran terjadi lebih maksimal walau akan cepat mendatangkan lapar.
Melakukan olahraga dengan waktu beberapa menit sampai berkeringat dapat dilakukan untuk meningkatkan suatu metabolisme tubuh.
- Minum Cukup
Seperti yang telah diketahui bahwa tubuh manusia ini 80% terdiri dari air sehingga bila kekurangan air atau cairan akan memicu masalah. Salah satu masalahnya yaitu dehidrasi dan hal ini dapat menimbulkan suatu penyakit serta efek buruk nantinya.
Dengan rutin meminum air khususnya air putih, cairan tubuh tersebut akan terpenuhi dan metabolisme akan meningkat sebanyak 40%.
- Kurangi Minuman Soda
Minuman yang di dalamnya mengandung soda akan meningkatkan suatu nafsu untuk mengkonsumsi makanan yang manis sehingga berat badan naik.
Tak hanya itu saja, minuman bersoda ini juga dapat memberikan efek kembung terhadap orang tertentu dan apabila meminumnya terlalu banyak. Selain itu, minuman bersoda tersebut akan memperlambat proses metabolisme dalam tubuh.
- Makan
Makan yang dimaksud yaitu makan dengan suatu intensitas yang sering, namun dengan porsi yang kecil atau sedikit. Cara ini dianggap sangat efektif dalam meningkatkan metabolisme dan juga dapat sekaligus membantu proses diet yang ingin dilakukan.
Hal ini juga karena makan dengan jumlah besar akan menimbun banyak kalori sehingga program penurunan berat badan akan terhambat.
Makan dengan porsi yang sedikit dapat dilakukan dengan jumlah empat sampai lima kali sehari dan dapat ditambahkan aneka makanan ringannya juga.
Apabila belum terbiasa, rasa mudah lapar akan sering juga hadir, namun cobalah meminum air putih saat hal itu datang. Bila masih belum ampuh juga, Anda dapat melakukan puasa secara bergantian setiap hari misalnya puasa senin kamis.
- Konsumsi Teh Hijau
Teh hijau ini memiliki kandungan baik untuk tubuh maka tak heran bila teh ini kerap masuk ke dalam menu hidup sehat. Teh ini dapat membantu suatu program penurunan berat badan dan juga untuk meningkatkan metabolisme tubuh orang yang meminumnya. Anda juga dapat mengkonsumsi teh hijau sebanyak dua gelas per hari secara rutin untuk kesehatan tubuh.
Semoga bermanfaat dan dapat memberi wawasan yang luas serta ilmu pengetahuan bagi para pembaca. Terima Kasih.
