METABOLISME
Rabu, Agustus 22, 2018 ・0 comments ・Topic： anabolisme apoenzim biokatalisator cara kerja enzim enzimatis fotosintesis fungsi gugus prostetik holoenzim katabolisme koenzim kofaktor metabolisme protein respirasi sel sifat
METABOLISME BAGIAN I
(Metabolisme dan Enzim)
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 meliputi dua jenis, Anabolisme dan Katabolisme. Wah wah .. Istilah apalagi ya ini? hehe
Anabolisme adalah reaksi penyusunan senyawa kimia yang kompleks dari beberapa molekul atau senyawa yang lebih sederhana, sedangkan Katabolisme adalah reaksi pemecahan senyawa kimia yang kompleks menjadi beberapa molekul atau senyawa yang lebih sederhana. Got it?
Perumpamaannya begini, Anabolisme itu seperti saat tukang bangunan membuat dinding. Untuk membuat dinding diperlukan seminimal mungkin adalah batu bata dan adonan semen. Batu bata tersebut disusun rapi dan direkatkan dengan adonan semen sehingga jadilah dinding. Nah, batu bata dan adonan semen itu misalnya adalah molekul yang sederhana dan dinding adalah molekul kompleks. Katabolisme adalah semisalnya tukang bangunan tadi merubuhkan bangunannya. Mengerti? Belum? Yasudahlah!
Anabolisme disebut juga reaksi endergonik karena menyimpan energi di dalam senyawa yang disusunnya, sedangkan Katabolisme disebut juga reaksi eksergonik karena melepaskan energi dari senyawa yang dipecahnya.
Apa Saja Contoh Reaksi Kimia Anabolisme dan Katabolisme?
Semua reaksi kimia penyusunan di dalam sel dan melibatkan enzim adalah Anabolisme. Contoh yang paling umum kita pelajari adalah Fotosintesis dan Kemosintesis.
Sedangkan semua reaksi kimia pemecahan di dalam sel dan melibatkan enzim adalah Katabolisme. Contoh yang akan kita pelajari adalah Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob (Fermentasi).
Apa Peran Enzim Dalam Anabolisme dan Katabolisme?
Dalam perumpamaan tukang bangunan yang membuat dinding di atas, sulit rasanya jika membuat dinding tanpa alat. Meski bisa tapi akan sangat lama 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 digunakan untuk membuat dinding ibarat sebagai enzim dalam reaksi kimia. Sehingga dapat dikatakan enzim membuat reaksi kimia menjadi efektif dan efisien, ringan dan cepat.
Nah, lebih lanjut kamu harus mengenali terlebih dahulu "Siapa Enzim Itu?"
Enzim adalah 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 memiliki enzim untuk menunjang metabolisme di dalam tubuhnya. Mulai dari Bakteri yang bersel tunggal dan sederhana hingga 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 dapat dipelajari sebagaimana pertanyaan di bawah ini:
Seperti Apa Struktur Enzim?
Perhatikan gambar di atas, seperti itulah ilustrasi enzim. Apoenzim adalah bagian yang berasal dari protein, kemudian Apoenzim bergabung dengan Kofaktor yang bukan protein membentuk Holoenzim. Kofaktor terdiri atas 2 tipe, yaitu:
- Gugus Prostetik --> yang merupakan molekul inorganik
- Koenzim --> yang merupakan molekul organik
Enzim memiliki Tempat Katalitik yang bertugas untuk mengikat dan memicu substrat untuk bereaksi secara kimia menjadi produk yang diinginkan.
Apoenzim + Kofaktor --> Holoenzim (Enzim)
Adanya Apoenzim menyebabkan enzim bersifat seperti protein. Struktur ini membentuk sisi pengikatan aktif, yaitu suatu bagian 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 dapat berupa senyawa organik (Koenzim) atau unsur/molekul anorganik (kofaktor). Lalu apa beda antara keduanya?
Koenzim merupakan senyawa organik yang tidak melekat erat dengan Apoenzim sehingga suatu waktu dapat meninggalkan enzim. Koenzim membantu dalam membuat sisi aktif enzim. Contoh koenzim adalah NAD, NADP, Koenzim A, dan yang paling kita kenal adalah vitamin.
Kofaktor merupakan unsur anorganik yang berada di sisi aktif enzim, memiliki ikatan yang kuat dengan Apoenzim. Kofaktor memiliki fungsi sebagai penyeimbang reaksi, menstabilkan muatan, dan membantu oksidasi. Contoh kofaktor adalah 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 memiliki andil dalam pembentukan protein, pun enzim. Setelah protein enzim terbentuk, badan golgi (pada eukariotik) atau vakuola (pada prokariotik) membungkus protein tersebut dan mematangkannya dengan menambahkan identitas tertentu sehingga memiliki fungsi khusus sebagai enzim.
Apa Fungsi Enzim?
Enzim membantu proses kimia di dalam tubuh berjalan hingga jutaan bahkan miliaran kali lebih cepat (biokatalisator). Kemampuan ini akan menurunkan biaya (energi) dan waktu proses sehingga produk akan dihasilkan secara efisien. Oleh karena 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 saat ini, yaitu:
Teori Lock and Key oleh Emil Fischer
Jika menilai dari nama teorinya saja kamu pasti sudah dapat menebak bagaimana kerja enzim menurut Fischer ini. Kemudian perhatikan gambar di bawah ini agar makin jelas!
Ya, menurutmu (mungkin) bahwa enzim memiliki sisi aktif yang rigid (tetap, pasti) sehingga hanya substrat yang memiliki bentuk sesuai saja yang dapat membentuk kompleks enzim substrat, persis seperti 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:
Menurut teori Induced Fit, enzim memiliki sisi aktif yang toleran (fleksibel) pada berbagai bentuk substrat. Sehingga substrat yang sejenis namun berbeda bentuk masih dapat membuat kompleks enzim+substrat. Begitu kira-kira.
Bagaimana Sifat Enzim?
Enzim memiliki sifat-sifat tertentu yang akan mempengaruhi kerjanya dalam reaksi kimia. Berdasarkan uraian di atas, semestinya kamu dapat 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 jelas bae lah!
Berikut grafik kerja enzim menurut suhu lingkungannya:
Begitu juga dengan pH, protein memiliki pH optimal yang netral antara angka 6 - 8. Beberapa enzim seperti 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 menurut pH lingkungannya:
Menurut fungsinya sebagai biokatalisator, maka enzim memiliki 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.
Apa Saja Yang Mempengaruhi Kerja Enzim?
Sebenarnya dari uraian di atas, kamu seharusnya sudah bisa memperkirakan faktor apa saja yang akan mempengaruhi kerja enzim. Gak percaya? Yuk coba!
Menurut strukturnya, maka yang akan mempengaruhi kerja enzim adalah perubahan struktur baik pada substrat ataupun pada enzim. Ada banyak hal yang dapat menyebabkan perubahan bentuk pada substrat dan enzim. Perubahan pada struktur substrat, misal akibat radikal bebas, maka akan membuat substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Lain hal adalah dampak denaturasi enzim oleh suhu dan pH. Denaturasi adalah perubahan struktur protein sehingga membuat 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 adalah yang bertanggung jawab atas hal tersebut. Inhibitor berdasarkan caranya mempengaruhi sisi aktif enzim terbagi menjadi 2, yaitu:
Inhibitor Kompetitif
Ini adalah jenis inhibitor yang bersaing dengan substrat untuk merebut posisi pada sisi aktif enzim. Sehingga jika inhibitor mendapatkan tempat pada sisi aktif maka substrat tidak akan dapat berikatan dengan enzim. Sayangnya inhibitor ini tidak direaksikan sehingga keberadaannya pada sisi aktif cukup stabil. Berikut ilustrasi 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 adalah sisi aktif enzim akan berubah bentuk sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Berikut ilustrasi penghambatan oleh inhibitor nonkompetitif.
Selain hal di atas, faktor lainnya yang mempengaruhi kerja enzim adalah jumlah substrat. Sebenarnya jumlah substrat tidak mengganggu kerja enzim, melainkan akan berpengaruh 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 saat itu sel akan memproduksi enzim lebih banyak untuk meningkatkan laju reaksi. Berikut grafik hubungan konsentrasi substrat dengan laju reaksi enzimatis:
Tidak hanya jumlah substrat, jumlah enzim pun akan mempengaruhi laju reaksi. Semakin banyak enzim mengimbangi jumlah substrat maka laju reaksi akan semakin cepat, namun jika jumlah enzim melebihi substrat maka laju reaksi cenderung tidak berubah (stack). Berikut grafik hubungan jumlah enzim dengan laju reaksi enzimatis:
Oleh sebab enzim bersifat spesifik pada jenis substrat tertentu, maka sel akan membutuhkan banyak sekali jenis enzim. Berikut beberapa tipe enzim yang ada di dalam sel:
Yossha!
Itulah penjelasan materi Metabolisme Bagian I yang dapat saya berikan. Semoga bermanfaat dan dapat membantu rasa ingin tahu kamu semuanya.
Insyaallah pembahasan berikutnya mengenai Katabolisme (Respirasi Aerob dan Fermentasi). Sampai Jumpa!!
Posting Komentar
If you can't commemt, try using Chrome instead.