metabolisme pada sel (biologi XII)

Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme.

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

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Anabolisme/AsimilasI/Sintesis,
yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.
Contoh : fotosintesis (asimilasi C)

energi cahaya
6 CO2 + 6 H2O ———————————> C6H1206 + 6 02
klorofil glukosa
(energi kimia)

Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.
2. Katabolisme (Dissimilasi),
yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik tersebut.
Contoh:
enzim
C6H12O6 + 6 O2 ———————————> 6 CO2 + 6 H2O + 686 KKal.
energi kimia

Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.

• Katabolisme disebut juga respirasi, merupakan proses pemecahan bahan organik menjadi bahan anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik).
• Energi yang lepas tersebut digunakan untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh aktivitas kehidupan.

• Pada prinsipnya katabolisme merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), karena itu dalam reaksi tersebut diperlukan akseptor elektron untuk menerima elektron dari reaksi oksidasi bahan organik.

Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:

1. NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
2. FAD (flavin adenin dinukleotida)
3. Ubikuinon
4. Sitokrom
5. Oksigen

Ada empat langkah dalam proses respirasi, yaitu:

1. glikolisis
2. dekarboksilasi oksidatif
3. daur Krebs
4. dan rantai transpor elektron.

1. Glikolisis

• Glikolisis berlangsung di sitosol, merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang memiliki 3 atom C.
• Reaksi yang berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP, 2 Asam Piruvat 
  

2. Dekarboksilasi Oksidatif

• Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria, sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga, yaitu daur Krebs.
• Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH dan 2 CO2
  

3. Daur Krebs

• Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria.
• Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif, memasuki daur ini.
• Pada akhir siklus dihasilkan 6 NADH, 4 CO2 2 FADH, dan 2 ATP. (lihat skema di bawah)

4. Rantai Transpor Elektron

• Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria.
• Prinsip dari reaksi ini adalah: setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP.

• Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP.
• Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD, energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP.
• Jadi, satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP.

Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi.

Proses	ATP	NADH	FADH
Glikolisis Dekarboksilasi oksidatif Daur Krebs Rantai transpor elektron	2 - 2 34	2 2 6 -	- - 2 -
Total	38	10	2

(http://zhuldyn.wordpress.com)
Respirasi Anaerob

• Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O.
• Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob.
• Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot, dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi).

Fermentasi asam laktat

• Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir.
• Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot.
• Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.

CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

(asam piruvat) (asam laktat)

2. Fermentasi alkohol

• Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol.
• Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.