Metabolisme

Metabolisme merupakan proses keseluruhan reaksi kimia yg melibatkan pergeseran energi & enzim dlm tubuh makhluk hidup. Berdasarkan keperluan energinya, proses metabolisme terbagi menjadi dua, yaitu:

1. 1. Katabolisme, yakni energi yg dihasilkan pada saat tubuh mencerna molekul kompleks menjadi lebih sederhana.
   2. Anabolisme, yaitu energi yg dibutuhkan untuk membentuk senyawa dr sederhana menuju yg lebih kompleks.

Katabolisme

Merupakan proses pemecahan molekul kompleks (mengandung energi tinggi) menjadi molekul lebih sederhana (mengandung energi lebih rendah). Proses katabolisme bermaksud untuk menciptakan energi yg terkandung dlm suatu senyawa. Berdasarkan keberadaaan oksigen proses katabolisme dibedakan menjadi dua, yakni respirasi & fermentasi. Respirasi merupakan proses katabolisme yg terjadi dlm kondisi oksigen yg cukup (aerob), sedangkan fermentasi merupakan proses katabolisme yg terjadi dlm kondisi tak ada oksigen (anaerob).

1. Respirasi Aerob

Repirasi merupakan proses yg menghasilkan energi menggunakan oksigen dr senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana. Respirasi aerob terjadi melalui empat tahap, yaitu:

1. Glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat.
2. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yaitu perombakan asam piruvat menjadi asetil Ko-A.
3. Daur asam sitrat, yaitu siklus yg menciptakan energi dgn merombak asetil Ko-A menjadi peserta elektron.
4. Transfer elektron, yakni prosedur pembentukan energi & menghasilkan produk sampingan berupa air.

No.	Tahapan	Bahan	Tempat	Hasil
1.	Glikolisis	Glukosa	Sitosol	2 ATP; NADH; 2 Asam Piruvat
	Tahapan Glikolisis Sumber gambar: Campbell, N.A., et al. (2006)
2.	Dekarboksilasi oksidatif	Asam Piruvat	Matriks mitokondria	2 Asetil Ko-A; 2CO2; 2NADH
	Tahapan Dekarboksilasi Oksidatif Sumber gambar: Campbell, N.A., et al. (2006).
3.	Siklus Krebs	Asetil Ko-A	Matriks mitokondria	6NADH; 2FADH2; 4 CO2
	Tahapan Siklus Krebs Sumber gambar: Campbell, N.A., et al. (2006).
4.	Transport elektron	NADH & FADH2	Membran dlm mitokondria	32 ATP; 6H20
	Tahapan Transport Elektron Sumber: Campbell, N.A., et al. (2006).

2. Fermentasi (Respirasi Anaerob)

Fermentasi merupakan proses perubahan glukosa yg terjadi pada lingkungan anaerob, meliputi glikolisis & pembentukan NAD. Fermentasi dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Fermentasi Alkohol, merupakan proses pemecahan asam piruvat menjadi asetaldehid kemudian menjadi etanol.
2. Fermentasi Asam Laktat, merupakan fermentasi glukosa menjadi asam laktat.

Hubungan Katabolisme antara Karbohidrat, Protein, & Lemak

Katabolisme merupakan rangkaian pemecahan karbohidrat yg melibatkan banyak tahapan. Tahap pertama yaitu glikoslisis. Glikolisis merupakan proses yg menciptakan asam piruvat dr perombakan karbohidrat di dlm sel. Dalam prosesnya glikolisis dibantu oleh beberapa enzim pencernaan. Asam privut akan masuk ketahapan ke dua yaitu tahap dekarboksilasi oksitadif yg menghasilkan produk final berupa Asetil Ko – A. Asetil Ko – A kemudian berikutnya akan masuk ke silklus krebs menghasilakn NADH & ATP. Dengan demikian karbohidrat yg terdapat dlm tubuh dapat dimanfaatkan selaku sumber energi karena sudah dirombak menjadi molekul sederhana (ATP).

• Hubungan Katabolisme Karbohidrat dgn Protein

Protein yg terdapat didalam badan tersusun dr molekul yg kompleks sehingga tak mampu digunakan selaku energi. Maka dr itu, protein harus dicerna apalagi dulu menjadi asam amino. Dengan perlindungan enzim, asam amino mampu masuk ke rangkaian proses glikolisis sehingga meningkatkan buatan asam piruvat yg dilanjutkan menuju siklus krebs. Sedangkan, asam amino yg tak masuk kedalam siklus krebs, akan mengalami deaminasi & membentuk NH₃. NH₃ yang tak terserap dlm tubuh akan dikeluarkan dlm bentuk urin.

• Hubungan Katabolisme Karbohidrat dgn Lemak

Lemak mengandung banyak atom hidrogen sehingga lemak dijadikan sumber energi utama dlm badan. Namun untuk mampu dimanfaatkan menjadi energi lemak mesti di rombak menjadi molekul yg lebih sederhana. Hidrolisis lemak yakni tahapan untuk memecah lemak menjadi gliserol & asam lemak & dlm bentuk inilah lemak baru bisa digunakan sebagai energi. Gliserol dapat masuk kerangkaian glikolisis dlm bentuk gliseraldehid 3 forsfat (G3P) sehingga buatan asam piruvat akan bertambah, disamping itu asam lemak pula mampu masuk ke dlm siklus Krebs setelah mengalami beta-oksidasi menjadi Asetil Ko-A. Dengan demikian sumber materi siklus Krebs bertambah & ATP untuk dipakai sebagai energi bertambah banyak.

Anabolisme

Anabolisme ialah proses pembentukan atau penyusunan senyawa kompleks dr senyawa yg lebih sederhana. Dibutuhkan energi untuk melaksanakan anabolisme. Berikut merupakan sumber energi & cara energi tersebut dipakai dlm Anabolisme:

1. Fotosintesis

Fotosintesis merupakan kejadian pembentukan karbohidrat dr materi dasar berupa air & karbondioksida. Untuk melakukan fotosintesis energi berasal dr cahaya sinar matahari. Fotosintesis terjadi pada klorofil pada flora. Klorofil ialah pigmen warna yg mampu menangkan energi dr cahaya matahari. Berikut yaitu reaksi yg terjadi ketika fotosintesis:

Fotosintesis berlangsung dlm 2 tahap reaksi, yaitu:

• Reaksi jelas

Reaksi terperinci adalah tahapan dimana terjadi penangkapan energi cahaya (foton) oleh klorofil yg terdapat pada kloroplas. Reaksi terperinci hanya mampu terjadi apabila terdapat sinar matahari. Reaksi terperinci terjadi pada membran tilakoid. Proses pada reaksi jelas meliputi:

1. Foton diserap oleh kloroplas & dirubah menjadi energi yg mampu menggerakan elektron.
2. Molekul air dipecah yg mengakibarkan elektron, hidrogen & oksigen terlepas dr molekul tersebut. Proses ini disebut dgn fotolisis air.
3. Hidrogen yg terlepas akan bergabung membentuk NADP & terjadi proses sintesis ATP.
4. NADPH & ATP yg terbentuk merupakan bahan yg akan masuk ke tahapan reaksi gelap. Sedangkan sebagian oksigen dilepas & dipakai untuk katabolisme.

• Reaksi gelap

Reaksi gelap adalah tahapan lanjutan dr reaksi jelas. Reaksi gelap dapat terjadi tanpa tunjangan energi dr cahaya matahari. Reaksi gelap disebut pula dgn siklus Calvin – Benson atau siklus Calvin.  Tempat terjadinya reaksi gelap yakni pada stroma. Proses pada reaksi gelap mencakup:

1. Reaksi gelap dimulai saat karbondioksida difikasasi oleh RuBP (Ribulosa BiPhospat) menjadi senyawa 6 carbon.
2. Senyawa 6 karbon dipecah menjadi 2 fosfogliserat (PGA).
3. PGA mendapatkan gugus P dr ATP & elektron dr NADPH, sehingga mengganti menjadi 12 PGAL.
4. 2 PGAL berkondensasi menjadi glukosa 6 phospat, sedangkan 12 PGAL berkurang menjadi 10 PGAL untuk Kembali ke tahap awal menjadi RuB.
5. Kemudian, Glukosa 6 phospat digunakan untuk membentuk karbohidrat selesai fotosintesis.

2. Kemosintesis

Kemosintesis merupakan peristiwa sintesis senyawa organik dr senyawa organik lewat suatu reaksi kimia tertentu. Organisme yg mampu melaksanakan kemosintesis yaitu basil kemoautotrof (bakteri yg tak memiliki klorofil).

Berikut ialah pola kemosintesis pada beberapa makhluk hidup.

• Kemosintesis oleh Bakteri Nitrifikasi

Bakteri nitrifikasi mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit. Contoh basil nitrifikasi yakni: Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter, & Bactoderma.

• Kemosintesis oleh Bakteri Belerang

Logam sulfida dapat dioksidasi menjadi sulfur oleh kuman belerang. Selain logam sulfida kuman ini pula mampu memanfaatkan endapan sulfur untuk dioksidasi & dijadikan energi. Contoh basil sulfur, yaitu Beggiatoa & Thiospirillum.

• Kemosintesis oleh Bakteri Besi

Kemampuan banteri ini yakni mengoksidasi ion ferro menjadi ion ferri. Contoh bakteri besi yakni Leptothrix, Crenothrix, Cladothrix dll.

2Fe + H₂O + O 2Fe(OH)₃ + 4CO₂ + Energi

4FeCO₃ + O₂ + 6H₂O 4Fe(OH)₃ + 4CO₂ + Energi

• Kemosintesis Bakteri Hidrogen

Bacillus panctotrophus yaitu contoh dr kuman hidrogen. Hidrogen bebas mampu dioksidasi oleh bakteri tersebut selaku sumber energi.

• Kemosintesis Bakteri Metana

Methanonas adalah acuan dr bakteri metana. Sumber energi bagi bakteri ini adalah metana. Metana dapat dioksidasi menjadi karbondioksida & mampu dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Artikel: Metabolisme

Kontributor: Dinda Muthi Selina, S.Si.

Alumni Biologi FMIPA UI

Lihat pula materi Biologi yang lain di Wargamasyarakat.org:

• Ekosistem
• Sistem Ekskresi
• Sistem Pernapasan