Metabolisme Sel

Metabolisme merupakan seluruh proses reaksi kimia yang ada pada tubuh makhluk hidup.

Semua makhluk hidup mengalami metabolisme sel, mulai dari makhluk hidup bersel satu hingga makhluk hidup yang susunan tubuhnya kompleks.

Pada ulasan kali ini akan dibahas tentang metabolisme sel.

Pada dasarnya metabolisme perlu dilakukan tubuh makhluk hidup untuk mengonversi makanan menjadi energi.

Metabolisme pada manusia terdiri dari metabolisme lemak, metabolisme karbohidrat, dan metabolisme protein.

Pengertian Metabolisme Sel

Metabolisme sel adalah sebuah proses kimia di mana terjadi pertukaran organisme atau zat dengan lingkungannya.

Dalam proses metabolisme ini memungkinkan suatu organisme memproses energi, mempertahankan hidup, dan melaksanakan timbal balik dengan lingkungan sekitar.

Reaksi dalam proses metabolisme semuanya dikatalis oleh enzim. Peran paling utama yang dimiliki oleh metabolisme sel adalah sebagai detoksifikasi atau penawar racun.

Misalnya reaksi yang merubah zat beracun menjadi senyawa yang tidak beracun dan keluar dari tubuh makhluk hidup.

Di dalam metabolisme terjadi proses kimia dan fisika, penguraian zat, serta pembentukan zat dalam tubuh makhluk hidup. Ketersediaan makanan dalam tubuh makhluk hidup harus cukup untuk memenuhi kebutuhan energi.

Apabila makanan lebih dari yang dibutuhkan, maka kelebihannya akan disimpan pada jaringan glikogen atau lemak. Pada saat energi tubuh mengalami kekurangan, maka simpanan yang ada dalam glikogen dan lemak akan dipecah kembali untuk dijadikan energi.

Komponen Enzim dalam Proses Metabolisme Sel

Terdapat 2 komponen enzim yang ditemukan dalam proses metabolisme, yakni:

1. Apoenzim

Apoenzim merupakan bagian dari enzim yang terdiri dari protein. Enzim ini memiliki isfat yang termolabil atau tidak tahan panas. Fungsi apoenzim adalah untuk menentukan kekhususan dari suatu enzim.

2. Gugus Protestik

Gugus protestik merupakan bagian dari enzim yang tidak terdiri protein. Enzim ini mengandung koenzim (senyawa organic kompleks, seperti FAD, koenszim A, vitamin B, dan NAD+) dan kofaktor (molekul anorganik, seperti Fe, Zn, dan Cu).

Sifat Enzim dalam Memproses Metabolisme Sel

Adapun sifat-sifat yang dimiliki enzim, yaitu:

  • Enzim berupa protein.
  • Dapat menjadi biokatalisator atau mempercepat reaksi tanpa harus ikut bereaksi.
  • Hanya diperlukan dalam jumlah yang sedikit.
  • Kerjanya dipengaruhi oleh suhu (termolabil).
  • Bekerja secara bolak-balik.

Cara Kerja Enzim dan Proses Metabolisme Sel

Cara yang digunakan enzim untuk mengkatalis reaksi adalah dengan meningkatkan laju rekasinya. Hal tersebut dilakukan enzim dengan menurunkan energi aktivasi pada enzim.

Terdapat dua teori yang menunjukkan cara kerja enzim, yakni:

1. Lock and Key (Teori Gembok dan Kunci)

Teori lock and key menyatakan bahwa sebuah enzim dimisalkan gembok dan substrat dimisalkan kunci. Kedua hal tersebut bisa saling terhubung atau berikatan di mana substrat berkaitan dengan sisi aktif pada enzim.

2. Induced Fit (Teori Kecocokan yang Terinduksi)

Teori ini menyatakan bahwa enzim mempunyai sifat yang fleksibel. Oleh sebab itu, ikatakan antara substrat dengan enzim dapat mengalami perubahan bentuk sesuai dengan substratnya.

Hal yang Mempengaruhi Kerja Enzim pada Proses Metabolisme Sel 

Kerja sebuah enzim pada proses metabolism sel juga dipengaruhi berbagai hal sebagai berikut:

1. Suhu

Enzim mempunyai sifat termolabil sehingga hanya dapat bekerja secara optimal pada suhu tertentu, yakni sekitar 30 hingga 40 derajat celcius.

Apabila suhu enzim rendah, maka akan menyebabkan reaksi terhambat. Sedangkan suhu tinggi dapat mengakibatkan terjadinya denaturasi.

2. PH

Setiap jenis enzim mempunyai PH optimum yang dibutuhkan berbeda-beda,

3. Konsentrasi Enzim

Konsentrasi enzim yang ditambah akan menyebabkan kecepatan reaksinya juga bertambah. Oleh karena itu, akan dicapai kecepatan konstan.

4. Inhibitor (Zat Penghambat)

Zat penghambat pada enzim terbagi menjadi dua, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor non-kompetitif. 

Reaksi-Reaksi Metabolisme Sel

Reaksi metabolisme sel terbagi menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme. Berikut penjelasan mengenai reaksi katabolisme dengan anabolisme.

1. Katabolisme

Katabolisme adalah rangkaian reaksi yang memecah senyawa kompleks menjadi beberapa senyawa yang lebih sederhana dengan cara membebaskan energi.

Energi yang dilepaskan pada proses ini bisa dipakai oleh organisme untuk melakukan aktivitas.

Reaksi katabolisme memiliki fungsi untuk menyediakan komponen serta energi yang diperlukan untuk melakukan reaksi anabolisme nantinya.

Pada proses katabolisme ini merupakan respirasi yang terbagi menjadi dua macam, yakni:

A. Respirasi Aerob

Respirasi aerob merupakan respirasi yang membutuhkan oksigen untuk menjadi akseptor elektron. Seringkali respirasi aerob disebut dengan fermentasi.

Dalam proses respirasi aerob ini terdiri dari 4 tahap utama, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus kreb, serta transpor elektron.

1. Glikolisis

Glikolisis merupakan tahap yang menghasilkan ATP difosforilasi pada tingkat substrat. Proses glikolisis terjadi pada sitoplasma atau sitosol dan terkadang dianggap sebagai proses anaerob karena belum memakai oksigen.

Pada 3 tahap pertama digunakan 1 buah molekul glukosa dan 2 ATP. Sedangkan pada 4 tahap terakhir menghasilkan 4 ATP. Hasil dari keseluruhan proses glikolisis adalah 2 molekul asam piruvat (3C), 2 NADH, 2 ATP, dan 2 H2O.

2. Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif merupakan tahapan kedua yang merubah 2 molekul asam piruvat menjadi senyawa berkarbon 2. Proses ini menjadi lanjutan dari glikolisis sehingga menggunakan molekul asam piruvat yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa.

Senyawa yang dihasilkan dari dekarboksilasi oksidatif adalah asetil koenzim A (Asetil CoA) serta melepaskan 2 NADH dan 2 CO2. Tahap kedua dari respirasi aerob ini terjadi di dalam membran pada luar mitokondria.

3. Siklus Krebs (Asam Sitrat)

Di dalam siklus krebs terdapat 9 reaksi berupa terjadinya oksidasi gugus asetil oleh piruvat. Senyawa yang dihasilkan dari proses ini adalah 2FADH, 6NADH, 2 ATP, dan 4 CO2.

Siklus krebs sering disebut sebagai siklus asam sitrat karena merupakan senyawa yang pertama kali terbentuk. Tempat terjadinya siklus krebs adalah pada matriks mitokondria.

4. Transpor Elektron

Transpor elektron merupakan proses yang paling akhir dalam respirasi aerob untuk memperoleh ATP dan senyawa air. Proses ini terjadi di dalam krista mitokondria.

B. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob atau fermentasi adalah proses pemecahan molekul yang tidak membutuhkan bantuan oksigen. Sel tidak akan mempunyai akseptor elektron jika tidak ada oksigen.

Oleh karena itu, agar dapat memproduksi elektron ATP terpaksa memperolehnya dari glikolisis yang dibawa oleh senyawa organik.

Proses yang termasuk ke dalam fermentasi atau respirasi anaerob yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Fermentasi alkohol terjadi pada ragi dengan melepaskan gugus CO2 dari asam piruvat.

Hasil dari fermentasi alkohol ialah molekul 2 karbon dan asetaldehida yang nantinya akan berubah menjadi etanol. Sedangkan fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel yang dimiliki hewan.

2. Anabolisme

Anabolisme merupakan kejadian berubahnya senyawa sederhana menjadi senyawa yang kompleks. Dalam proses anabolisme ini membutuhkan energi, seperti energi cahaya untuk melakukan fotosintesis dan energi kimia untuk kemosintesis.

Reaksi anabolisme dibedakan menjadi dua, yakni:

A. Fotosintesis

Fotosintesis merupakan anabolisme karbohidrat di mana terjadi proses yang memakai sumber energi berupa cahaya. Tahapan pada fotosintesis dibedakan menjadi dua, yaitu:

Reaksi Terang

Reaksi terang adalah reaksi pada fotosintesis yang bergantung pada keberadaan cahaya. Proses ini terjadi di dalam grana atau tilakoid.

Reaksi Gelap

Reaksi gelap adalah reaksi yang tidak bergantung pada cahaya. Proses ini terjadi di dalam stroma yang ada pada mesofil. Reaksi gelap dilaksanakan pada saat reaksi terang telah terjadi.

2. Kemosintesis

Kemosintesis merupakan penyusunan bahan organik berupa karbohidrat yang berasal dari nitrat, sulfat, dan glukosa. Penyusunan karbohidrat ini memakai energi kimia serta tidak membutuhkan klorofil.

Pada umumnya proses ini terjadi pada mikroorganisme yang biasa disebut dengan kemoautotrof. Organisme kemoautotrof di antaranya ialah bakteri nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hidrogen, dan bakteri metana.

Kesimpulan 

Dapat disimpulkan bahwa metabolisme sel pasti akan terjadi pada semua jenis makhluk hidup. Reaksinya dibedakan menjadi dua, yakni katabolisme dan anabolisme.

Daftar Pustaka
  • https://www.gurupendidikan.co.id/metabolisme-sel/

Nilai Kualitas Artikel

Leave a Comment