METABOLISME

Pengertian Metabolisme

      Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi dala akhluk hidup, milaidari makhluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan, sampai ada manusia yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Di dalam proses ini makhluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai senuawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya. (Muhamad Wirahadikusumah, 1985)

A. Alur Metabolisme

Metabolisme meliputi proses sintesis dan proses penguraian senyawa atau komponen dalam sel hidup. Proses sintesis itu disebut proses anabolisme dan proses penguraian atau katabolisme. Anabolisme merupakan pross sintesis molekul kimia kecil menjadi molekul yang lebih besar, sedangkan katabolisme sebaliknya yaitu proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil: anabolisme adalah proses yang membutuhkan energi sedangkan katabolisme melepaskan energi. Anabolisme merupakan reaksi reduksi sedangkan katabolisme merupakan reaksi oksidasi. Metabolisme dibagi enjadi tiga bagian yaitu:

1.              Metabolisme Karbohidrat

Sebelumnya, karbohidrat adalah suatu sumber energi bagi tubuh yang tersusun atas tiga unsur yaitu karbon dan hidrogen serta oksigen. Karbohidrat juga merupakan suatu zat gizi yang sangat diperlukan oleh tubuh dan terdapat di dalam berbagai bahan pangan. Karbohidrat akan ada dalam beras, gandum, jagung dan bahan pangan lain yang sejenis.

Perlu diketahui pula fungsi dari karbohidrat ialah sebagai berikut:

• Sumber energi

Karbohidrat tersusun atas penyusun utama glukosa dan adalah sumber energi utama bagi tubuh khususnya bagi otak dan mata. Pada 1 gram glukosa akan mendapat kalori dengan jumlah 4,1 sehingga pengaruhnya terhadap kekuatan tubuh sangat besar. Maka dari itu, tak heran bila banyak dikatakan seseorang yang kekurangan karbohidrat akan kurang tenaga.

• Pembentuk senyawa yang lain

Karbohidrat adalah penyusun senyawa yang lain seperti asam lemak.

• Penyusun gen

Tak banyak diketahui bahwa karbohidrat adalah salah satu penyusun gen yang berada di dalam inti sel. Gen adalah suatu sel yang berfungsi sebagai pewaris sifat dari induk kepada anak mereka sehingga perannya sangat penting. Gen adalah suatu sel yang tersusun atas dua karbohidrat dengan jumlah C sebanyak 5 yaitu RNA dan DNA.

Proses metabolisme karbohidrat yaitu suatu proses kimiawi yang terjadi di dalam tubuh dengan maksud untuk mengolah karbohidrat yang telah masuk. Pada karbohidrat, bentuk yang paling penting atau paling utama yaitu glukosa, gula sederhana atau disebut monosakarida. Lalu untuk susunan gula yang tidak sederhana atau disebut lebih kompleks disebut dengan polisakarida.

Zat ini lalu akan mengalami suatu proses hidrolisis saat terjadi proses mencerna atau proses pencernaan makanan di dalam tubuh makhluk hidup. Hidrolisis yaitu suatu proses penguraian polisakarida menjadi monosakarida dengan bantuan atau menggunakan molekul air atau H2O. Penguraian karbohidrat di mulut akan dibantu juga oleh enzim ptialin yang menghidrolisis pati.

2.    Metabolisme Protein

Protein adalah protos yang berasal dari bahasa Yunani yang bila diartikan yaitu polimer atau senyawa kompleks dari monomer asam amino. Metabolisme protein ialah suatu proses deskripsi dan fisik serta proses kimia yang menyebabkan pembuatan sebuah sintesis pembentukan asam amino menjadi protein. Asam amino yang menyusun protein mengandung unsur Nitrogen atau N.

Sintesis asam amino sangat diperlukan tubuh karena senyawa ini berperan sebagai pembentuk senyawa penting yang lain seperti histamin. Tak hanya itu saja, senyawa penting lain yang dibentuk ialah neurotranmitter dan nukleotida serta asam amino dapat berkonversi menjadi lemak. Lemak ini kemudian akan dikonversi menjadi sumber energi yang diperlukan oleh tubuh.

Organ hati adalah pusat yang berguna untuk memecah protein dan mendistribusikan asam amino ke seluruh tubuh saat metabolisme protein berlangsung. Tak hanya itu saja, organ hati juga bertugas sebagai pembuang kotoran atau limbah dari sisa metabolisme yang terjadi. Perlu diketahui bahwa protein adalah pembentuk struktur sel dan pengendali reaksi biokimia.

3.  Metabolisme Lemak

Lemak adalah suatu nutrien yang diperlukan tubuh dalam jumlah yang banyak, dengan kata lain disebut dengan makronutrien. Lemak tersusun atas gliserol dan asam lemak, gliserol termasuk ke dalam jenis hidroksil dengan molekul organik di dalamnya. Sedangkan asam lemak juga termasuk jenis hidroksil dan ia memiliki rantai karbon yang menempel cukup panjang.

Lemak memiliki ciri yaitu tidak dapat larut dalam air, namun ia dapat larut jika pelarutnya ialah pelarut organik seperti benzena. Lemak biasanya dipakai atau dimanfaatkan keberadaannya oleh organisme seluler dan memiliki hubungan dengan asam lemak yang lain. Lemak merupakan salah satu sumber energi yang lain selain karbohidrat dan sering disebut trigiserida.

Metabolisme lemak adalah suatu proses kimiawi yang di dalamnya terdapat proses katabolik dan proses anabolik dengan hasil energi. Pada proses anabolik akan menghasilkan zat yaitu trigliserida, badan keton dan hormon serta second messenger. Metabolisme lemak juga disebut dengan suatu proses yang kompleks dan terjadi dengan berbagai reaksi serta jalur tersendiri.

B. Produk Metabolisme

Asam laktat merupakan produk respirasi anaerobik sel normal dari proses metabolisme.

glukosa → asam laktat (+ sedikit energi)

Fermentasi asam laktat yaitu respirasi anaerob yang menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir. fermentasi ini terjadi pada kelompok bakteri pemecah gula susu (laktosa). sehinga kelompok bakteri ini digunakan untuk pengolahan susu untuk menghasilkan produk susu fermentasi pada penerapan bioteknologi konvensional. meski demikian, pada tubuh hewan dan manusia dapat memilih jalur ini ketika kondisi tertentu yang tidak memungkinkan untuk respirasi aerob.

1. Glikolisis

Adalah reaksi perombakan glukosa yang terjadi di sitoplasma. Reaksi glikolisis terdiri atas sepuluh tahapan yang melibatkan enzim – enzim respirasi di dalam sitoplasma. Pada tahapan awal merupakan tahapan yang memakai energi, sementara pada tahapan akhir adalah reaksi pembentukan energi. Total energi yang dihasilkan dari reaksi ini ialah sebesar 2 ATP. Selain itu, produk dari perombakan glukosa adalah 2 asam piruvat dan produk samping berupa 2 NADH. Seperti pada jalur respirasi anaerob, fermentasi asam laktat hanya berlangsung di dalam sitoplasma. Senyawa yang terbentuk dari glikolisis (asam piruvat) akan direduksi menjadi senyawa lain yang tetap berlangsung di dalam sitoplasma.

2. Reduksi Asam Piruvat

Tahapan selanjutnya ialah terjadinya reduksi asam piruvat hasil perombakan glukosa di dalam sitoplasma (glikolisis). Fermentasi asam laktat merupakan jalur fermentasi yang menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir. Dua molekul asam piruvat hasil dari prombakan satu molekul glukosa akan direduksi menjadi dua molekul asam laktat yang merupakan senyawa berkarbon tiga. Dalam reaksi reduksi ini akan memerlukan ion hidrogen yang akan diambil dari dua senyawa NADH produk samping glikolisis. Dengan demikian, hasil akhir dari tahapan fermentasi asam laktat ialah dua molekul asam laktat dan dua molekul NAD.

3. Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah sebuah reaksi katabolisme yang memerlukan suasana aerobic dengan proses keberadaan oksigen sangat dibutuhkan yang menghasilkan energi dengan jumlah yang besar. Energi yang disimpan dalam bentuk kimiawi yang dikenal dengan kode ATP. Energi ATP digunakan oleh sel dalam tubuh makhluk hidup untuk menunjang pertumbuhan, gerak, transportasi, reproduksi dan kegiatan yang lainnya. Untuk lebih sederhananya, rumus aerob digambarkan secara sederhana yaitu C6H12+6O2=6HCO2+6H2O.

4. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen atau O2.  Respirasi anaerob terjadi di bagian sitoplasma yang bertujuan mengurangi senyawa organik. Respirasi anaerob menghasilkan sejumlah energi yang lebih kecil yaitu 2 ATP. Proses respirasi anaerob didapati pada reaksi fermentasi dan pernapasan intra molekul. Respirasi anerob, glukosa dipecah secara tidak sempurna menjadi komponen H2O dan CO2. Di respirasi anaerob, hidrogen bergabung bersama sejumlah komponen yaitu Asam Piruvat, Asetaldehida yang selanjutnya membentuk asam laktat.

C. Mekanisme Pencegahan Produksi Metabolisme Primer

Metabolisme Primer yaitu Senyawa yang diproduksi tanaman, bermanfaat atau dibutuhkan dalam perkembangbiakan dan penurunan sifat keturunan. Metabolit merupakan molekul (intermediet) yang tidak stabil dengan jangka waktu pendek dalam reaksi kimiawi.  Produk hasil metabolit dibedakan menjadi 2 yaitu, metabolit primer dan metabolit sekunder.  Metabolit primer adalah senyawa oerganik yang berasal dari tanaman dan secara umum memiliki kemampuan bioaktif, baik untuk kelangsungan hidup maupun pertahanan tanaman tersebut.

Metabolit primer tanaman merupakan senyawa metabolit primer merupakan senyawa essensial yang berperan penting dalam proses kehidupan organisme dan merupakan kebutuhan dasar untuk keberlanjutan hidup tanaman. Senyawa metabolit primer dikelompokkan menjadi 4 kelompok yaitu, lipit, asam nukleat, protein, dan karbohidrat.

Untuk mencegah adanya produksi metabolisme primer dengan cara

D. Regulasi Overproduksi

Regulasi Over Produksi adalah Seluruh kegiatan metabolisme berlangsung sangat cepat dan harus bekerja di dalam sel. Mikroorganisme memiliki potensi genetik untuk memproduksi lebih dari 1000 enzim. Enzim ini harus dibentuk dalam jumlah yang tepat dan dalam sistem yang terkoordinasi dengan baik agar sel bekerja secara efisien. Mikroorganisme dapat dengan cepat mengantisipasi perubahan lingkungan sehingga dapat dengan segera memperbaiki sistem metabolismenya. Regulasi untuk sistem yang demikian terjadi pada level sintesis enzim atau pada level kerja enzim.

Regulasi metabolik  dapat terjadi pada 3 tingkat yaitu tingkat molekul, tingkat efektor dan tingkat protein. Tingkat molekul misalnya regulasi terhadap ATP, NADPH. Tingkat efektor misalnya cAMP, Guanosin Trifosfat. Tingkat protein ekspresi oleh gen tertentu, induksi enzim. Faktor yang mempengaruhi regulasi metabolisme antara lain :

1. Jenis dan jumlah enzim

Pada umumnya, suatu enzim hanya mengatalisis satu jenis reaksi dan bekerja pada suatu substrat tertentu. Kemudian, enzim dapat meningkatkan laju reaksi yang luar biasa tanpa pembentukan produk samping dan molekul berfungsi dalam larutan encer pada keadaan biasa (fisiologis) tekanan, suhu, dan pH normal. Hanya sedikit katalisator nonbiologi yang dilengkapi sifat-sifat demikian (Sirajuddin, 2012). Jumlah enzim yang relatif sedikit di dalam sel mempersulit penentuan keberadaan dan konsentrasi enzim tersebut. Namun, kemampuan untuk secara cepat mengubah ribuan molekul suatu substrat tertentu menjadi produk memudahkan masing-masing enzim untuk mengungkapkan keberadaannya. Pengukuran aktivitas katalitik enzim sering digunakan dalam laboratorium klinis dan riset. Pada kondisi yang sesuai, laju reaksi katalitik yang dipantau setara dengan jumlah enzim yang ada, yang memungkinkan kita mengukur konsentrasi enzim (Murray, 2009)

2. Jenis dan jumlah substrat

Suatu enzim bekerja secara khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja pada berbagai macam reaksi. Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai substratnya. Ada juga enzim yang bekerja terhadap lebih dari satu substrat namun enzim tersebut tetap mempunyai kekhasan tertentu. Misalnya enzim esterase dapat menghidrolisir beberapa ester asam lemak, tetapi tidak dapat menghidrolisis substrat lain yang bukan ester. Suatu enzim dikatakan mempunyai khas nisbi apabila ia dapat bekerja terhadap beberapa substrat, misalnya esterase dan D-asam amino dan L-asam amino tetapi berbeda kecepatannya. Karena adanya kekhasan ini maka suatu enzim dapat digunakan untuk memisahkan komponen D dari L pada suatu campuran rasemik (Poedjiadi, 2009).

Adanya induktor, aktivator, represor dan inhibitor

Induktor merupakan molekul atau senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya  peningkatan efek enzim yang lebih baik. Aktivator merupakan molekul atau senyawa yang dapat mengaktifkan kerja suatu enzim. Resepsor merupakan molekul atau senyawa yang menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi enzim. Sementara inhibitor merupakan molekul atau senyawa yang dapat menginhibisi atau menghambat terjadinya suatu reaksi.

Faktor lingkungan

Faktor lingkungan dapat mempengaruhi terjadinya regulasi metabolisme. Contoh dari faktor lingkungan adalah suhu dan pH. Suhu merupakan  salah satu faktor lingkungan penting dalam aktivitas suatu enzim. Sampai pada suatu  titik, kecepatan suatu reaksi enzimatik meningkat sejalan dengan  meningkatnya   suhu, sebagian disebabkan karena substrat akan bertubrukan dengan tempat aktif lebih sering ketika molekul itu bergerak lebih cepat. Selain setiap enzim memiliki suhu optimal, enzim juga memiliki nilai pH optimal untuk bekerja paling aktif. Nilai pH optimal untuk sebagian besar enzim adalah sekitas 6 sampai 8, akan tetapi terdapat beberapa perkecualian.

Kontrol dan Regulasi Metabolisme Sel makhluk hidup mengatur jalan metabolismenya sedemikian efisien sehingga tidak ada zat antara atau sub‐satuan yang dibuat berlebihan. Tiap reaksi metabolisme telah diatur dengan memperhatikan reaksi‐reaksi lain dalam sel serta memperhatikan konsentrasi zat makanan di lingkungannya.

Daftar Pustaka

Yatim Preneur.2019. Metabolisme. https://thegorbalsla.com/metabolisme/. Dikutip pada 6 april 2019 jam 13:14 WIB

Wirahadikusumah, Muhamad. 1985. Biokimia: Metabolisme energi, Karbohidrat dan Lipid. Bandung:ITB

Poedjiadi, Anna dan F. M. Titin Supriyanti. 2009. Dasar-Dasar Biokimia. Universitas Indonesia. Jakarta.

Murray, Robert, dkk.. 2009. Biokimia Harper. Buku Kedokteran EGC. Jakarta

Chichi.2014. Asam Laktat dan Respirasi Aerob. https://kliksma.com/2014/11/asam-laktat-dan-respirasi-sel-anaerobik.html. Dikutip pada 7 april 2019 jam 16:02 WIB

Tsumaruto,Aprizal.2015. Fistan materi 1 metabolit primer dan sekunder. https://www.slideshare.net/AprizalTsumaruto/fistan-materi-1-metabolit-primer-dan-sekunder. Dikutip pada 8 april 2019 jam 11:09 WIB