Apa itu metabolisme? Metabolisme adalah semua reaksi yang terjadi di tubuh kamu. Metabolisme terjadi setiap saat di dalam tubuh kamu tanpa kamu sadari. Di dalam proses metabolisme, terdapat berbagai macam enzim yang berguna untuk mencepat laju reaksi. Misalnya, di dalam sistem pencernaan kamu, terdapat enzim untuk mencerna protein, lemak dan juga glukosa. Untuk mempelajari lebih lanjut, mari kita simak bab ini dengan saksama.

• Enzim adalah sebuah katalis yang berguna untuk mempercepat laju reaksi.
• Enzim terbuat dari protein, dan tidak ikut bereaksi saat reaksi terjadi.

Sifat-sifat enzim:

• Biokatalisator: katalis alami dalam tubuh kita, mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi (energi yang dibutuhkan agar reaksi dapat berlangsung) dalam tubuh kita.
• Spesifik: satu enzim hanya dapat digunakan untuk mempercepat reaksi kimia tertentu, dan bukan yang lainnya.
• Tidak mempengaruhi arah reaksi: berkerja sampai terjadinya keseimbangan kimia.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

1. Suhu

• Enzim bekerja dengan maksimal pada suhu optimum (sekitar suhu tubuh)
• Dibawah suhu tersebut, enzim akan bereaksi secara lambat (tidak aktif)
• Diatas suhu tersebut, enzim akan terdenaturasi, konfigurasi protein dalam enzim tersebut akan hancur.

2. pH

• Enzim akan bekerja secara maksimal pada pH tertentu.
• Masingmasing enzim akan memiliki pH optimal yang berbeda-beda.
• Enzim di dalam lambung kita seperti pepsin bekerja secara optimal pada keadaan asam (pH di dalam lambung sekitar 2.03.0)
• Diluar suhu optimal, enzim tidak akan bekerja dengan baik, dan dapat terdenaturasi.

3. Konsentrasi enzim

• Di dalam suatu reaksi, ketika konsentrasi enzim bertambah, semakin cepat reaksi tersebut akan berlangsung.
• Analogi: ketika kalian mengunjungi supermarket, semakin banyak loket pembayaran yang dibuka, maka semakin cepat antrian tersebut akan selesai. Semakin sedikit loket pembayaran yang dibuka, maka akan lebih lambat agar antrian pembayaran dapat selesai.

4. Substrat

• Ketika konsentrasi substrat lebih besar, semakin lambat reaksi tersebut akan berlangsung.
• Analogi: ketika lebih banyak pengunjung yang mengantri ke loket pembayaran, dan jumlah loket yang tersedia hanya sedikit, maka pembayaran akan berlangsung lebih lama karena banyak yang mengantri.

5. Kofaktor

• Beberapa zat dapat memacu kerja enzim. Semakin banyak zat tersebut, semakin cepat reaksi tersebut akan berlangsung
• Contoh: garam alkali, logam alkali.

6. Inhibitor

• Inhibitor menghabat atau menghentkan aktivitas enzim, sehingga laju maksimal enzim tersebut menurun.
• Inhibitor dapat dibagi menjadi kompetitif dan non kompetitif.
• Kompetitif: bersifat reversibel, ketika konsentrasi substrat bertambah, inhibitor kompetitif akan hilang.
• Non kompetitif: bersifat permanen dan mengubah bentuk enzim.

sumber: quora

Mekanisme kerja enzim:

sumber: schoolbag.info

1. Teori gembok-kunci

• Enzim memiliki sisi aktif yang spesifik pada suatu substrat tertentu.
• Substrat memiliki bentuk yang cocok dengan sisi aktifnya.

2. Teori induced fit

• Enzim memiliki sisi aktif yang fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan bentuk substrat

• Katabolisme adalah pembentukan zat dari yang kompleks menjadi sederhana (kat = memotong)
• Karbohidrat terkatabolis dalam proses respirasi yang terjadi setiap saat di dalam tubuh kita. Dalam proses respirasi, karbohidrat membentuk energi yang digunakan untuk kelangsungan hidup.

• Proses respirasi aerobik:

1. Glikolisis

• Terjadi di dalam sitoplasma
• Mengubah glukosa (6C) menjadi asam piruvat (3C) yang menggunakan 2 molekul ATP untuk reaksi tersebut.
• Di akhir glikolisis terbentuk 4 molekul ATP, jadi total ATP yang diproduksi di dalam proses glikolisis adalah +2 molekul ATP.
• Membentuk 2 mol NADH (pembawa hidrogen)
• Hasil akhir: 2 molekul asam piruvat

sumber: khanacademy.com

2. Dekarboksilasi oksidatif

• Terjadi di dalam matriks mitokondria
• Piruvat masuk ke dalam matriks mitokondria dalam proses transpor aktif.
• Piruvat dirubah menjadi asetil CoA (2C) dari proses dekarboksilasi (CO₂ dilepaskan) dan dehidrogenasi (hidrogen dilepaskan)
• Hasil akhir: asetil CoA, 2NADH, dan CO₂

3. Siklus krebs

• Menghasilkan 3NADH, FADH₂ dan 1 molekul ATP untuk setiap molekul asam piruvat
• Terjadi di matriks mitokondria
• Asetil CoA akan beraksi membentuk sitrat (6C) sitrat akan mengalami beberapa reaksi yang membentuk oksaloasetat (4C) pada hasil akhirnya.
• Oksaloasetat akan bergabung dengan asetil CoA membentuk CoA dan sitrat. Siklus ini akan terjadi terus menerus
• NADH dan FADH₂ akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron agar dapat menghasilkan ATP.

sumber: nafiun.com 

4. Transpor elektron (fosforilasi oksidatif)

• Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir dan ATP
• Terjadi di membran dalam mitokondria
• NADH dan FADH₂ akan masuk ke dalam transpor elektron
• ATP terbentuk dari ADP dan fosfat organik
• total ATP yang diproduksi dari transpor elektron adalah 34 ATP

• Respirasi anaerobik:
  • Setelah piruvat diproduksi dari glikolisis, piruvat akan di dekarboksilasi membentuk etanal, yang kemudian direduksi membentuk etanol. Ini terjadi di dalam sel tumbuhan atau jamur (fermentasi alkohol). Ketika etanol menumpuk, akan menjadi racun untuk organisme tersebut.
  • Di dalam tubuh manusia, piruvat diubah menjadi asam laktat ketika tidak ada oksigen yang tersedia. Asam laktat akan dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air di dalam hati, sehingga tidak menumpuk dan menjadi racun.
  • Terjadi ketika tidak ada atau situasi yang kurang oksigen. Contoh: ketika kita sedang berolahraga badan kita melakukan respirasi anaerobik karena tidak cukupnya oksigen yang sampai ke otot-otot kita saat berolahraga. Jadi untuk mencukupi kebutuhan energi, dilakukanlah respirasi anaerobik.

• Proses fotosintesis terjadi dalam 2 tahap: reaksi terang dan reaksi gelap.
• Reaksi terang dibagi menjadi dua jenis, non siklik dan siklik. Kita akan membahas reaksi non siklik terlebih dahulu

Reaksi Terang (terjadi pada grana)

• Fotolisis
  • Terjadi di fotosistem II
  • Memecah H₂O menjadi 2H⁺ + 2e^- + ½ O₂

sumber: edubio.info

• Reaksi hill
  • Cahaya akan merangsang fotosistem II untuk melepaskan elektron, mendapatkan energi dan akan naik ke level energi yang lebih tinggi
  • Elektron akan dibawa melalui pembawa elektron dan bergabung dengan ATP dan fosfat organik untuk membentuk ATP.
  • Fotosistem I akan melepaskan elektron karena adanya cahaya, kemudian elektron naik ke level energi yang lebih tinggi, dibawa oleh pembawa elektron kemudian bereaksi dengan ion hidrogen dan NADP untuk membentuk NADPH.
  • Elektron dari fotolisis akan mengganti elektron yang hilang pada fotosistem II.

Reaksi terang siklik terjadi pada fotosistem I saja dimana elektron akan mendapatkan energi, naik ke level energi yang lebih tinggi, kemudian turun lagi ke fotosistem I melalui pembawa elektron.

• Reaksi gelap:
  • Terjadi tanpa bantuan cahaya
  • Terjadi di stroma
  • Pada tahap pertama yaitu fiksasi, 6 molekul karbon dioksida, dibantu dengan enzim rubisco akan bereaksi dengan RuBP (5C) yang kemudian membentuk 12 molekul 2-gliserat 3-fosfat (asam fosfogliserat).
  • Asam fosfogliserat akan bereaksi dengan NADPH dan ATP untuk membentuk 12 molekul PGAL. 1/6 dari PGAL yang diproduksi akan disintesis menjadi glukosa. (tahap reduksi)
  • 5/6 dari PGAL akan digunakan untuk regenerasi RuBP. Siklus ini akan terjadi berulang-ulang kali. (regenerasi RuBP)

sumber: khanacademy.org

• Enzim berfungsi sebagai katalis yang mempercepat reaksi di tubuh kita
• Faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, kofaktor dan inhibitor. 
• Mekanisme kerja enzim ada dua, yaitu gembok-kunci dan induced fit. 
• Respirasi dibagi menjadi dua, aerobik dan anaerobik. 
• Respirasi aerobik dibagi menjadi 4 proses, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus kreb, dan transpor elektron. 
• Respirasi anareobik dimulai setelah glikolisis ketika tidak ada oksigen tersedia. 
• Fotosintesis dibagi menjadi dua proses, reaksi terang dan reaksi gelap. 
• Pada reaksi terang dibagi menjadi dua, yaitu siklik dan non siklik. Siklik hanya melibatkan fotosistem I, sedangkan non siklik melibatkan kedua fotosistem. 
• Pada reaksi gelap 2 dari 12 PGAL yang diproduksi akan diubah menjadi glukosa.