Komponen-Komponen Yang Berperan Dalam Metabolisme

Thursday, August 27th, 2015 - Biologi, Kelas 12 SMA

Komponen-Komponen Yang Berperan Dalam Metabolisme

Komponen-komponen yang berperan dalam metabolisme berfungsi untuk memperlancar berlangsungnya proses reaksi metabolisme dalam sel makhluk hidup. Tanpa komponen-komponen penunjang itu, maka proses reaksinya tidak akan berjalan dengan lancar.

Jenis Komponen-Komponen Yang Berperan Dalam Metabolisme

Komponen-komponen yang sangat berperan dalam proses metabolisme sel makhluk hidup terdiri atas enzim, Adenosin Trifosfat (ATP), reaksi oksidasi reduksi dengan penjelasan sebagai berikut.

1. Enzim

Enzim merupakan senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator yang dinamakan biokatalisator. Jadi, enzim dapat mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Perlu Anda ingat, walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dapat dikendalikan oleh enzim antara lain respirasi, fotosintesis, pertumbuhan, dan perkembangan, kontraksi otot, pencernaan dan fiksasi nitrogen.

Secara kimia enzim terdiri atas dua bagian (enzim lengkap/holoenzim), yaitu bagian protein (apoenzim) dan bagian bukan protein (gugus prostetik) yang dihasilkan dalam sel makhluk hidup. Jika gugus prostetiknya berasal dari senyawa organik kompleks (misalnya, NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B) disebut koenzim, apabila berasal dari senyawa anorganik (misalnya, besi, seng, tembaga) disebut kofaktor.

Senyawa organik yang merupakan enzim memiliki ciri-ciri yaitu enzim adalah protein, diperlukan dalam jumlah yang sedikit, dapat digunakan berulang kali, bekerja secara khusus, rusak oleh panas, dan sensitif terhadap keadaan lingkungan yang terlalu asam atau terlalu basa.

Enzim memiliki sifat khusus, yaitu hanya dapat mengakatalisis suatu reaksi tertentu, sebagai contoh enzim lipase hanya dapat mengkatalisis reaksi perubahan dari lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Reaksinya sebagai berikut.

Komponen-Komponen Yang Berperan Dalam Metabolisme

Sifat khusus enzim lainnya adalah tidak ikut bereaksi, artinya enzim hanya memproses substrat (contohnya, lemak) menjadi produk (contohnya, gliserol dan asam lemak) tanpa ikut mengalami perubahan dalam reaksi itu.

Mekanisme kerja enzimBahan tempat kerja enzim disebut substrat dan hasil dari reaksi disebut produk. Dengan demikian enzim dapat digunakan kembali untuk mengkatalisis reaksi yang sama, berikutnya. Mekanisme kerja enzim dapat Anda lihat pada gambar disamping.

Secara sederhana cara kerja enzim dapat digambarkan dengan kunci dan gembok. Kompleks enzim dapat tumbuh pada substrat karena pada permukaan enzim terdapat sisi aktif. Sisi aktif tersebut mempunyai konfigurasi aktif tertentu dan hanya substrat tertentu yang dapat bergabung dan menyebabkan enzim dapat bekerja secara spesifik. Secara sederhana reaksi enzim dituliskan:

reaksi enzimSifat-sifat enzim selain sebagai biokatalisator dan sebagai suatu protein, enzim mempunyai sifat yaitu berperan tidak bolak-balik. Artinya enzim dapat bekerja menguraikan suatu substrat menjadi substrat tertentu dan tidak sebaliknya dapat menyusun substrat sumber dari hasil penguraian, misalya enzim protease dapat menguraikan protein menjadi asam amino, tetapi tidak menggabungkan asam aminonya menjadi protein.

Enzim menjadi rusak apabila berada pada suhu yang terlalu panas atau terlalu dingin. Sebagian besar enzim akan rusak pada suhu di atas 60oC karena proteinnya (gugus prostetik) menggumpal (koagulasi). Jika telah rusak maka tidak akan berfungsi lagi meskipun berada pada suhu normal, rusaknya enzim oleh panas disebut denaturasi. Selain itu, kerja enzim juga dapat terhalang oleh zat lain. Zat yang dapat menghambat kerja enzim disebut inhibitor, contohnya CO, Arsen, Hg, dan Sianida. Sebaliknya zat yang dapat mempercepat jalannya reaksi disebut aktivator, contohnya ion Mg2+, Ca2+, zat organik seperti koenzim-A.

Enzim dapat bekerja optimal pada pH tertentu, misalnya enzim lipase, pH optimal 5,7–7,5. Aplikasi pH yang tidak cocok maka sifat kerja enzim dapat menyebabkan ionisasi dari gugus karboksil dan amino dari bagian-bagian enzim yang tersusun atau apoenzim dan dapat menyebabkan denaturasi, oleh karena itu akan terjadi tambahan struktur enzim sehingga tidak dapat bekerja dengan baik.

Perlu Anda ketahui juga penamaan enzim pada umumnya disesuaikan oleh nama substrat yang dipecah atau dikatalisis oleh enzim dan biasanya diberi akhiran -ase. Beberapa jenis enzim dan peranannya dapat Anda lihat pada tabel berikut.

Jenis-Jenis Enzim dan Peranannya

2. Adenosin Trifosfat (ATP)

Adenosin Trifosfat (ATP) merupakan senyawa kimia berenergi tinggi, tersusun dari ikatan adenin purin terikat pada gula yang mengandung 5 atom C, yaitu ribose dan tiga gugus fosfat. Meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi, ikatan kimianya labil dan mudah melepaskan gugus fosfatnya. Pada saat sel membutuhkan energi, ATP dapat segera dipecah melalui reaksi hidrolisis (reaksi dengan air) dan terbentuk energi yang sifatnya mobil sehingga dapat diangkut dan digunakan oleh seluruh bagian sel tersebut.Adenosin Trifosfat (ATP)

Agar lebih jelas untuk memahami struktur molekul ATP, perhatikan gambar disamping.

Energi yang dikandung ATP, jika akan digunakan terlebih dahulu dipecah melalui reaksi hidrolisis dengan cara melepaskan 2 ikatan fosfat, yaitu antara ikatan fosfat kedua dan ketiga kemudian dihasilkan Adenosin Difosfat (ADP). Pada reaksi hidrolisis tersebut akan dihasilkan energi yang dapat digunakan oleh sel untuk berbagai aktivitasnya. Perubahan ATP menjadi ADP diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik, reaksinya sebagai berikut.

Formula reaksi perubahan ATP menjadi ADP

Karena fungsi ATP sebagai penyimpan energi yang sewaktu-waktu siap digunakan dan bersifat universal (reaksi bolak balik), maka disebut sebagai universal energy carrier. Sel dalam menggunakan energi ATP tersebut sangat efektif karena hanya berlangsung satu sistem yaitu dengan hanya mengambil energi dari sumber ATP.

3. Reaksi Oksidasi-Reduksi

Reaksi metabolik yang terjadi dalam sel melibatkan reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Apa yang dimaksud reaksi oksidasi dan reaksi reduksi itu? Reaksi oksidasi adalah suatu reaksi yang melibatkan oksigen dengan pelepasan elektron dari satu atom atau senyawa, sebaliknya reaksi reduksi adalah suatu reaksi yang melibatkan oksigen dengan penambahan elektron dari satu atom atau senyawa.

Di dalam sel, kedua reaksi tersebut terjadi secara bersamaan (simultan), artinya jika elektron dipindahkan dari molekul sebagai pemberi (donor) elektron maka ada molekul lain yang bertindak sebagai penerima (akseptor) elektron. Dengan demikian, donor elektron menjadi molekul yang teroksidasi sedangkan akseptor menjadi molekul yang tereduksi. Reaksi simultan antara oksidasi dan reduksi disebut dengan reaksi redoks. Terjadinya reaksi redoks dalam sel, dapat Anda lihat pada gambar berikut ini.

Reaksi oksidasi reduksi (redoks)Pada umumnya, reaksi redoks yang terjadi di dalam sel merupakan reaksi dengan terjadinya pemindahan elektron dalam bentuk hidrogen (H+) yang mengandung satu proton (e). Ada dua koenzim yang penting dalam reaksi Redoks pada metabolisme sel yang bertindak sebagai pembawa elektron (elektron carriers), yaitu koenzim Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD) dan Flavin Adenin Dinukleotida (FAD). Perhatikanlah struktur NAD seperti pada gambar berikut. struktur NAD

Kedua koenzim tersebut mempunyai struktur yang serupa (identik), jika molekul NAD direduksi menjadi molekul NADH  maka dua elektron (H2+) dan satu proton (e) akan ditambahkan ke dalam molekul NAD menjadi NADH2. Selama perpindahan elektron tersebut dalam suatu seri reaksi berantai akan menghasilkan energi tinggi dalam bentuk ATP yang siap digunakan oleh sel.

Berdasarkan uraian di atas, dapat diketahui bahwa  proses metabolisme dalam sel makhluk hidup terjadi reaksi yang sifatnya pemecahan senyawa ikatan kimia kompleks menjadi senyawa ikatan kimia sederhana, yang disebut reaksi katabolisme.

Selamat belajar dan semoga materi dalam artikel “Komponen-Komponen Yang Berperan Dalam Metabolisme” mudah dipahami.

Pustaka Materi adalah website dengan informasi pendidikan untuk siswa dan guru dalam bentuk materi pelajaran, Buku Sekolah Elektronik (BSE) yang dapat didownload gratis, soal latihan, soal ujian dan peraturan tentang pendidikan.

Anda dapat menghubungi atau berpartisipasi dengan kami
Pustaka Materi