METABOLISME

Metabolisme adalah proses penyusunan (Anabolisme) dan pembongkaran (Katabolisme) zat-zat dalam tubuh organisme. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani "metabole" yang artinya berubah. Metabolisme pada organisme merupakan reaksi-reaksi kimia, dan reaksi kimia dalam sel tersebut pasti melibatkan enzim (biokatalisator).

A. Enzim

Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzimatis yang melibatkan enzim. 

Sifat-sifat enzim:

1. Merupakan protein
2. Biokatalisator, yaitu katalisator hidup yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak berubah setelah reaksi selesai
3. Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi, yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi
4. Tidak mengubah keseimbangan reaksi
5. Bekerja sangat spesifik, yaitu satu substrat, satu enzim
6. Memiliki sisi aktif atau sisi katalitik, yaitu bagian enzim tempat substrat berkombinasi
7. Substrat "asing" yang berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator.

Faktor yang mempengaruhi kerja enzim:

1. Konsentrasi substrat
2. Konsentrasi enzim
3. Temperatur (Suhu)
4. Perubahan pH.

B. Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.

Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan atas:

1. Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan O2 bebas. Jadi O2 merupakan senyawa penerima hidrogen terakhir.
2. Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan O2 bebas. Jadi sebagai penerima hidrogen terakhir bukan O2 tetapi senyawa-senyawa tertentu seperti asam piruvat, asetaldehid.

Respirasi sel secara Aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu;

1. Glikolisis
• Berlangsung di sitoplasma
• Berlangsung secara anaerob
• Mengubah satu molekul glukosa (senyawa berkarbon 6) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa berkarbon 3)
• Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk tiap molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
• Berlangsung pada matriks mitokondria
• Mengubah asam piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2).
• Dihasilkan 1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul Asam piruvat menjadi Asetil-KoA.
3. Daur Krebs
• Berlangsung pada matriks mitokondria
• Mengubah Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2) menjadi Karbon dioksida (senyawa berkarbon 1)
• Untuk setiap molekul senyawa Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 3 NADH.
4. Rantai Transpor Elektron
• NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen
• Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan pada proses glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat, dan Daur Krebs dilepaskan ke O2 (Sebagai senyawa penerima Hidrogen akhir), untuk membentuk H2O dengan melepaskan energi secara bertahap
• 1 molekul NADH akan melepaskan/menghasilkan 3 ATP, sedangkan 1 molekul FADH akan melepaskan/menghasilkan 2 ATP.

Skema Jumlah ATP yang dihasilkan dari oksidasi satu molekul glukosa pada respirasi aerob.

Tabel akumulasi ATP yang dihasilkan pada reaksi Aerob

Hasil	Glikolisis	Dekarboksilasi Oksidatif As. Piruvat	Daur Krebs	Transport Elektron
ATP	- 2 ATP 4 ATP		2 ATP	4 ATP
FADH2			2 FADH2 (4 ATP)	4 ATP
NADH2	2 NADH2 (6 ATP)	2 NADH2 (6 ATP)	6 NADH2 (18 ATP)	30 ATP
Jumlah	2 ATP 2 NADH2	2 NADH2	2 ATP 2 FADH2 6 NADH2	38 ATP

• Keterangan:

• 1 FADH2 = 2 ATP
• 1 NADH2 = 3 ATP
• Total ATP yang dihasilkan = 38 ATP

Pada respirasi Anaerob jalur yang ditempuh meliputi:

1. Glikolisis
2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).
• Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah ragi. Reaksi keseluruhan fermentasi alkohol adalah:

                    

• Contoh organisme yang melakukan fermentasi asam laktat adalah bakteri asam asam susu, yang menyebabkan asamnya susu.

C. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pembentukkan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan cahaya dan kloroplas.
          

Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan 2 tahap reaksi, yaitu:

1. Reaksi Terang
• Terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas.
• Terjadi proses fotolisis air (penguraian air), sehingga dihasilakan O2. jadi O2 dihasilkan dari H2O
• Reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH. 
•  
  
2. Reaksi Gelap
• Terjadi pada stroma kloroplas
• Reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang
• Menggunakan Daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas 3 bagian utama, yaitu:
• Karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBP (Ribolusa Bi Phosphat) membentuk 2 molekul APG (Asam Phospho Gliserate), dengan bantuan enzim karboksilase.
• Reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Phospho Gliserate Aldehide).
• Regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 kembali, yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.

D. Kemosintesis

Kemosintesis adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

Contoh kemosintesis:
1. Bakteri Nitrit: Nitrosomonas, Nitrosococcus

   

2. Bakteri Nitrat: Nitrobacter

   

3. Bakteri Belerang: Thiobacillus, Begiatoa