METABOLISME SEL

METABOLISME SEL

Sel hidup adalah suatu miniature industri kimiawi, dimana ribun reaksi terjadi di dalam suatu ruangan mikroskopik. Gula diubah menjadi asam amino, demikian juga sebaliknya. Molekul-molekul kecil juga dirakit menjadi polimer, yang bisa dihidrolisis pada suatu waktu sesuai dengan perubahan kebutuhan sel.

             Pada tumbuhan dan hewan, banyak sel menghasilkan bahan kimiawi yang kemudian dikirimkan untuk digunakan pada bagian lain organism itu. Proses kimiawi yang dikenal ebagai respirasi seluler akan menggerakkan ekonomi seluler dengan cara mengekstraksi energy yang tersimpan dalam guladan cadangan makanan lain. Sel-sel menggunakan energy ini untuk melaksanakan berbagai jenis kerja.

            Pada contoh yang lain, sel-sel fungi pada foto mengubah energi yang tersimpan dalam molekul organic tertentu menjadi cahaya, suatu proses yang disebut bioluminensensi. (cahaya tersebut dapat menarik serangga yang akan membantu fungi itu untuk menyebarkan sporanya). Biolumensensi dan semua aktivitas metabolik lain yang dilaksanakan oleh sel dikoordinasikan dan dikontrol dengan sangat cermat. Sel sebagai suatu lembaga kimiawi tak ada bandingnya dalam kerumitannya, efisiensinya, integrasimya, dan responsivitasnya terhadap perubahan yang sedikit saja. Konsep metabolisme yang akan dipelajari pada bab ini akan membantu kita memahami lebih jauh mengenai hubungan antara kimia dan kehidupan.

Pengertian Metabolisme Sel

            Metabolisme sel merupakan aktivitas hidup yang dijalankan oleh sebuah sel yang merupakann  unit kehidupan yang terkecil.

            Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup atau sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.

            Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2 yaitu :

1. Anabolisme atau Asimilasi atau  Sintesis

            Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks. Nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

a.  Fotosintesis

            Fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

            Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

sumber : (lehninger, 2005).

untuk lebih jelasnya tentang proses fotosintesis bisa di lihat di bawah ini ...........!!!!

                     

b. Kemosintesis

            Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

2. Katabolisme atau Dissimilasi
            Katabolisme adalah reaksi pemecahan atau pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung didalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respira, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

sumber : (Campbell jilid 1)

A. Respirasi

            Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

sumber : (Campbell, 2003)

Contoh :
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya :
C₆H₁₂O₆ + O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 688KKal.
→ (glukosa)


untuk lebih jelas tentang proses respirasi terjadi bisa di lihat dengan vidio yang kami sediakan di bawah ini .... silahkan ... !!!!

b.  Fermentasi

            Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob. Namun demikian, dapat juga terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

sumber : (Lehninger, 2005).

            Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat atau asam susu dan fermentasi alkohol.

Contoh :
Fermentasi pada Glukosa :
C₆H₁₂0₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + Energi.

(glukosa) → (etanol)

            Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat atau asam susu dan fermentasi alkohol.

A.    Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya : C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OCOOH + Energi enzim Prosesnya :

1.      Glukosa → asam piruvat (proses Glikolisis). enzim C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₃OCOOH + Energi 2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.

2.       C₂H₃OCOOH + 2 NADH₂ → 2 C₂H₅OCOOH + 2 NAD. (piruvat dehidrogenasa)

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat : 8 ATP − 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

sumber : (Campbell, 2003)

                                

sumber : (Campbell, 2003)                             

B.     Fermentasi Alkohol

      Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO₂ selanjutaya asam asetat diubah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

      Reaksinya :

1. Gula (C₆H₁₂O₆) → asam piruvat (glikolisis)

2. Dekarbeksilasi asam piruvat + asampiruvat → asetaldehid + CO₂ → piruvat dekarboksilase (CH₃CHO)

3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol (etanol).

      2 CH₃CHO + 2 NADH₂ → 2 C₂H₅OH + 2 NAD.

      alkohol dehidrogenase-enzim.

      Ringkasan reaksi : C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 NADH₂ + Energi

sumber : (Anonim, 2009).

                                   

                                    

C.     Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

 Reaksi: aerob C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH → 2 CH₃COOH + H₂O + 116 kal (glukosa) bakteri asam cuka asam cuka.

sumber : (Anonim, 2009).

                            

                             

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H₂₀ + CO₂ + Energi, melalui tiga tahap :

     1. Glikolisis :  peristiwa perubahan : Glukosa - Glulosa - 6 - fosfat - Fruktosa 1,6 difosfat - 

         3 fosfogliseral        dehid (PGAL) atau Triosa fosfat - Asam piravat.

 Jadi hasil dari glikolisis :

 1. 2 molekul asam piravat

 2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi

 3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa

sumber : (Campbell jilid 1, 2003

       2.  Daur Krebs : Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran 

            asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia.

sumber : (Lehninger, 2005).

    3. Transpor elektron respirasi : Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H⁺ yang dibawa sebagai  NADH₂ (NADH + H⁺ + 1 elektron) dan FADH₂, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO₂.
     
     untuk lebih jelasnya proses transpor elektron bisa dilihat di vidio di bawah ini ..... !!!!  silahkan !!

            Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.

            Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES	AKSEPTOR	ATP
1. Glikolisis : Glukosa → 2 asam piruvat	2 NADH	2 ATP
2. Siklus Krebs : 2 asetil piruvat → 2 asetil KoA + 2 CO2	8        NADH	2 ATP
3. Rantai transnpor elektron respirator : 10 NADH + 502 → 10 NAD+ + 10 H20	30 ATP	2 FADH2

      Anabolisme dan Katabolisme dari Karbohidrat

            Metabolisme karbohidrat mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Metabolisme total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia didalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.

Karbohidrat merupakan hidrat dari unsur karbon (C). Peristiwa ini banyak dijumpai pada tubuh makhluk hidup, baik tumbuhan, hewan, atau manusia.

A. Struktur

            Karbohidart merupakan sumber energi utama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur yaitu karbon, hidrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas serta ukurannya.

Karbohidrat dibedakan menjadi karbohidrat sederhana (monosakarida  dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida (Anonim, 2009).

      1.  Monosakarida

a.       Glukosa : Glukosa merupakan produk utama yang dibentuk dari hidrolisis karbohidrat kompleks dalam proses pencernaan. Glukosa ,merupakan bentuk gula yang biasnya terdapat pada aliran darah dan dalam sel. Glukosa dioksidasi untuk menghasilkan energy dan disimpan dalam hati untuk sebagi glikogen.

b.      Fruktosa : Fruktosa dinamakan juga gula tebu.

c.       Galaktosa : Produk ini diproduksi dari laktosa (gula dalam susu) dengan car hidroisis dalam proses pencernaan dan terdapat dalam bentuk bebas.

d.      Mannosa : Mannosa tidak terdapat dalam bentuk bebas dalam makanam, merupakn turunan dari mannosan yan terdapat dari beberpa leguminosa.

     2. Oligosakarida

Didalam oligosakarida terdapat pula disakarida, trisakarida dan tetrasakarida, oligasakarida ini merupakan  ikatan dari monosakarida yang tidak melebihi dari ikatan polisakarida.

Adapun contohnya sebagai berikut :

·         Disakarida non-pereduksi

           a.  Sukrosa : sukrosa ini terdiri dari glukosa dan fruktosa.

2. Trehalosa : kupulan mosoakarida ini banyak terdapat pada hemolimfe dari insekta

·         Disakarida pereduki

a         a.    Maltosa : terdiri dari dua molekul glukosa.

            b.  Laktosa : Pada hidrolisi lakstosa akan menghasilakn galaktosa dan glukosa.

            c. Selubiosa : Merupakan disakaroda [enyusun selulosa terdiri dari dua molekul glukosa dengn i

                katan glikosidik

·         Trisakarida

a         a.     Rafinosa : rafinosa terdiri dari galaktosa, glukosa dan fruktosa. Senyawa ini dikenal dengan 

                nama galaktosil sukrosa. 

           b.  Gelatinosa : terdiri atas glukosa, glukosa dan fruktosa.

           c.  Polisakarida

Polisakarida yang terdapat pada ayam berfungsi strktural dan berperan sebagai cadangan energi. Semua polisakarida dapat dihidrolisis oleh asam atau enzim akan menghasilkan monosakarida dan derivate monosakarida.

·         Homopolisakarida : merupakn polisakarida yang menghasilkan satu tipe monosakarida pada proses hidrolisis.

a         a.   Selulosa : berbemtuk linear, tidak larut dalam air dan merupakn rangakain molekul 

               beta-D-glukosa 10.000-5.000 unit

2. Glikogen : serupa dengn amilopektin, Percabangan yang dijumapai pada glikogen terjadi pada setiap 8-12 unti glukosa, sehingga tamapk terlihat lebih kompak.
3. Amilum : Amilum terdiri dari dua macam polimer glukosa yaitu amilosa (ranytai panjang dan tidak bercabang) dan amilo pectin.
4. Khitin.

·         Heteropolisakarida : merupakan polisakarida yang menghasilkan campuaran antara monosakarida dan derivatnya.

a         a.   Glikosaminoglikan

2. Peptidoglikan (Prastowo, 2008)

B. Fungsi

1. Simpanan Energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism
2. Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA
3. Merupakn eleme structural dari dinding sel tanamn mauoun bakteri
4. Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel (Nuringtyas. 2009)
5. Katabolisme

Pada Proses katabolisme  karbohidrat, sering disebut dengan glikolisis. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C₆) menjadi 2 molekul   piruvat (C₃) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis   yg menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH.

  Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi    menjadi 2 Fase, yaitu:

·         5 langkah pertama yang disebut fase preparatory

·         5 langkah terakhir yang disebut fase payoff

Fase I memerlukan 2 ATP dan  Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasilkan  2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg²⁺ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya ialah  isomerasi yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg²⁺.

Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pda posisi 1.

Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim aldolase.  Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg²⁺ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg²⁺ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.

Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat (Campbell,2003).

      Anabolisme dan katabolisme dari Lemak

A. Struktur

Berdasarkan struktur dan fungsi bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian lemak.

1. Asam-asam lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula kimia suatu asam lemak adalah CH₃(CH₂)_nCOOH, dan n biasanya kelipatan dua.

·         Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.

·         Rantai sedang : 8-12 atom

·         Rantai panjang : 14-26 atom.

Dan asam lemak-asam lemak ini merupakan asam lemak jenuh, sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, adalh yang mempunayi ikatan rangkap astu lebih misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH (oleat). 

     Turunan-turunan asam lemak : merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu gliserol ester dan cholesterol ester.

·         Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida, trigliserida)

·         Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.

·         Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.

·         Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon (Piliang. 2006).

3     Metabolisme glisero

       Gliserol sebagai hasil hidrolisis lipid (trigliserida) dapat menjadi sumber energi. Gliserol ini selanjutnya masuk ke dalam jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis. Pada tahap awal, gliserol mendapatkan 1 gugus fosfat dari ATP membentuk gliserol 3-fosfat. Selanjutnya senyawa ini masuk ke dalam rantai respirasi membentuk dihidroksi aseton fosfat, suatu produk antara dalam jalur glikolisis.

·         Oksidasi asam lemak (oksidasi beta)

Untuk memperoleh energi, asam lemak dapat dioksidasi dalam proses yang dinamakan oksidasi beta. Sebelum dikatabolisir dalam oksidasi beta, asam lemak harus diaktifkan terlebih dahulu menjadi asil-KoA. Dengan adanya ATP dan Koenzim A, asam lemak diaktifkan dengan dikatalisir oleh enzim asil-KoA sintetase (Tiokinase).

Asam lemak bebas pada umumnya berupa asam-asam lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang ini akan dapat masuk ke dalam mitokondria dengan bantuan senyawa karnitin, dengan

Rumus : (CH₃)₃N⁺-CH₂-CH(OH)-CH₂-COO^- (Murray, et al, 2003).

·         Sintesis asam lemak

Makanan bukan satu-satunya sumber lemak kita. Semua organisme dapat men-sintesis asam lemak sebagai cadangan energi jangka panjang dan sebagai penyusun struktur membran. Pada manusia, kelebihan asetil KoA dikonversi menjadi ester asam lemak. Sintesis asam lemak sesuai dengan degradasinya (oksidasi beta). Sintesis asam lemak terjadi di dalam sitoplasma. ACP (acyl carrier protein) digunakan selama sintesis sebagai titik pengikatan. Semua sintesis terjadi di dalam kompleks multi enzim-fatty acid synthase. NADPH digunakan untuk sintesis (Murray, et al, 2003).

      Anabolisme dan Katabolisme dari Protein

A. Struktur

Diliht dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

1. Struktur primer : hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.
2. Struktur sekunder. Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikkatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.
3. Struktur tersier. Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh onteraksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.
4. Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer (Poedjiadi, 2005).

B. Fungsi

1.   Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain

2.   Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)

3.   Pemeliharaan (dewasa)

4.   Membentuk sel darah

5.   Membentuk hormon, enzym, antibody,dll

6.   Memberi tenaga (protein sparing efek)

7.   Pengaturan (enzim, hormone) (Anonim, 2009 (b))

C. Anabolisme

Proses anabolisme atau sintesis protein secara garis besar dibagi dalam tiga tahap yaitu, tahap pemrakarsaan (initiation), tahan pemanjangan (elongation), dan tahap penghentian (termination).

1. Tahap Initiation

a. Tahap ini merupakan tahap interaksi antara ribosom subunit besar dan subunit kecil. Inisiator aminosil tRNA hanya dapat berikatan dengan kodon AUG yang disebut juga kodon pemrakarsa, karena AUG adalah kode untuk asam amino metionin. Metionin ini akan digandeng oleh inisiator aminoasil tRNA, shingga tRNA ini sering disebut dengan Met-tRNA. Tahap inisiasi diawai dengan pemisahan ribosom sub unit besar dengan ribosom sub unit kecil.

b. Langkah kedua adalah Met-tRNA berinteraksi dengan GTP.

c. Langkah ketiga kombinasi Met-tRNA dan GTP akan bergabung dengan ribosom su-unit kecil. Dan ini akan mengakibatkan langkah selanjutnya.

d. Pada langkah keempat ribosom subunit kecil akan siap bergabung dengan mRNA dalam satu reaksi kompleks yang melibatkan hidrolisis ATP.

e. Pada langkah ke lima terjadi penyatuan ribosom sub unit kecil dan ribosom subunit besar yang disertai dengan hidrolisis GTP menjadi GDP.  Tahap ini diakhiri dengan gabungnya antara ribosom dengn mRNA dan Met-tRNA.

2. Tahap Pemanjangan (Elongasi)

Setelah terbentuk pemrakarsaan (initiating complex), maka ribosom subunit besar akan menempel pada ribosom sub unit kecil.dengan diahului oleh hidrolisis terhadap molekul GTP, sehingga dihasilkan dua tempat yang terpisah pada ribosom sub unti besar yaitu sisi P (Pepetidil) dan sisi A (aminoasil). Pada proses elongasi ribosom akan bergerak sepanjang mRNA untuk menerjemahkan pesan yang dibawa oleh mRNA dengan arah gerakan dari 5’ ke 3’.

Langkah pertama dari proses elongasi adalah reaksi pengikatan aminoasil tRNA (AA2) dengan GTP. Pada langkah sealnjutnya yaitu terjadi ikatan pada kompleks tersebut pada ribosom sisi A.

Pada langkah ketiga GTP dihidrolisis, Met RNA terdapat pada sisi P dan aminoasil-tRNA (AA2) pada sisi A siap untuk membentuk rantai peptide pertama.

Pada langkah keempat metionin yang digandeng oleh tRNA inisiator pada sisi P mulai terikat asam amino yang dibawa oleh tRNA pada sisi A dengan ikatan peptide yang membentuk dipeptida. Sehingga sisi P ribosom menjadi kosong, reaksi ini dikatalis oleh peptidil transferse yang dihasilkan oleh ribosom sub unit besar.

Pada langkah terakhir ribososm bergerak sepanjang mRNA menuju ke 3’ sehingga dipeptida yang sudah terbentuk dari sisi A aka berganti menempati sisi P, sehingga sisi A menjadi kosong. Dan pada sisi A akan terbuka kodon dan akan dimasuki tRNA. Setelah kedua tempat di ribosom terisi oleh tRNA yang menggandeng asm amino masing-masing, asam amio akan sangat berdekatan, dan akibatnya akan terjadi ikatan peptide diantara keduanya.

3. Tahap Penghentian (terminasi)

Pada tahap ini dikenal dengan tahap penghentian, Jadi tahap ini penejemahan kan berhenti apabila kodon penghenti (UAA, UAG, atau UGA) masuk ke sisi A. Hal ini akan terjadi jika tidak ada staupun tRNA yang memiliki anti kodon yang dapat berpasangan dengn kodon-kodon penghenti. Setelah itu sebgai pengganti tRNA, masuklah factor pembebas atau RF (Release Faktor) ke sisi A. Faktor ini bersama-sama dengan molekul GTP, melepaskan rantai polipepetida yang telai usai dibentuk oleh tRNA. Setelah itu RIbosom kembali terpisah menjadi unti besar dan unit kecil serta kembali ke sitosol untuk kemudian akan berfungsi lagi sebagia penerjemah (Marianti, 2007).

D. Katabolisme

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1.   Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2.   Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.

Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
1. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin
2. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea (Lehninger, 2005).

      Keterkaitan Proses Katabolisme dan Anabolisme

Proses katabolisme dan anabolisme dalam suatu organisme berlangsung secara kontinyu dan bersamaan. Keduanya merupkan proses pengubahan energi sehingga energi dalam tubuh organisme tersebut teap tersedia.

Tumbuhan hijau sebagai organisme fotoautotrof menyediakan sumber energi kimia bagi organsime heterotrof, sebaliknya organisme heterotrof akan melepaskan sisa metabolsime berupa CO2 dan H2O yang akan dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis.

Secara ekologis terdapat hubungan antara tumbuhan hijau sebagai produsen dan hewan sebagai konsumen dalam proses transformasi energi. Dalam tubuh individu organisme itu sendiri terjadi proses penyususnan dan dan pembongkaran zat untuk transformasi energi.

Dalam tumbuhan hijau, mereka menyusun makanannya sendiri melalui proses fotosintesis. Selajutnya ia juga memanfaatkan senyawa kimia yang terbentuk dari fotosintesis tersebut untuk prosesn respirasi sel guna menghasilkan energi. Bahkan mungkin kalian pernah mengamati beberapa tumbuhan dapat menyimpan cadangan makanannya sebagai energi cadangan, yang tersimpan dalam bentuk umbi-umbian. Begiti pula dalam tubuh hewan, termasuk dalam tubuh manusia terjadai proses penyusunan dan pembongkaran zat tersebut. Disamping ada proses respirasi protein (katabolisme) untuk memperoleh energi, juga terjadi proses penyusunan (sintesis) protein yang penting untuk tersedianya protein guna membangun sel atau jaringan yang rusak dan sebagai pembangun struktur jaringan tubuh. Demikian pula sintesis lemak dan pembongaran lemak, merupkan dua proses yang saling berkaitan satu sama lain.

      Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

                                              

Proses metabolisme karbohidrat, protein dan lemak daalam sel tubuh manusia, satu sama lain saling terkait. Ketiga proses metabolsime tersebut akan melewati senyawa asetil CO-A, sebagai senyawa antara untuk memasuki siklus Krebs. Begitu pula apabila terjadi kelebihan sintesis glukosa, maka dalam tubuh akan diubah menjadi senyawa lemak sebagai cadangan energi.

  

Gambar diagram hubungan antara metabolisme karbohidrat, protein dan lemak

Bilogigonz.blogspot.com

                                 

      Enzim

Enzim merupakan biokatalisator atau katalisator organik yang dihasilkan oleh sel.

Struktur enzim terdiri dari:

·         Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas(termolabil).

·         Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut koenzim. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.

Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan.

Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:

1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.

3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.

4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.

5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.

 6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng- katalisis pembentukan dan penguraian lemak. lipase Lemak + H₂O → Asam lemak + Gliserol

7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.

 8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi, 2+ 2+ contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.

Fungsi Enzim Dalam Metabolisme :

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup.Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme).

Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar.

Fungsi enzim dalam metabolism :

Sebagai contoh adalah pembentukan urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan derajat Celcius dengan katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di dalam suhu tubuh fisiologis manusia, sekitar 37° C. Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar.

Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi.

Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.

Terdapat berbagai macam peranan atau Fungsi dari pasa enzim yakni :

1. Reduksi, yaitu reaksi penambahan hydrogen, electron atau pelepasan oksigen.
2. Dehidrasi yaitu pelepasan molekul uap air (H20).
3. Oksidasi yaitu reaksi pelepasan molekul hydrogen, electron atau penambahan oksigen
4. Hidrolisis yaitu reaksi penambahan H20 pada suatu molekul dan diikuti pemecahan molekul pada ikatan yang ditambah H20.
5. Deminase yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH2)
6. Dekarbolisasi yaitu reaksi pelepasan CO2 dan gugusan karbosil.
7. Fosforilasi yaitu reaksi pelepasan fosfat.

DAFTAR PUSTAKA 

Campbell dkk. 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Campbell dkk. 2002. Biologi Edisi Kelima  Jilid 1. Jakarta: Erlangga.