Pengertian Metabolisme
Istilah metabolisme berasal dari bahasa Yunani, yaitu “Metabole” yang artinya perubahan atau transformasi. Hal ini berkaitan dengan berbagai proses dalam tubuh yang mengubah makanan dan zat lain menjadi energi dan produk sampingan metabolik lain yang digunakan oleh tubuh. Perubahan dari suatu zat dengan sifat khusus menjadi zat lain yang mempunyai sifat baru yang disertai dengan pelepasan atau penyerapan energi.
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam makhluk hidup, mulai dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana, seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan; sampai kepada manusia, makhluk yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Di dalam proses ini makhluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.
Metabolisme juga bisa diartikan sebagai keseluruhan proses kimiawi yang terjadi di dalam tubuh organisme yang diawali dengan substrat awal dan diakhiri produk akhir. Metabolisme bertujuan untuk menghasilkan energi, yang berguna bagi aktivitas kehidupan baik tingkat seluler (pembelahan sel, transpor molekul ke luar dan ke dalam sel) maupun tingkat individu (membaca, menulis, berjalan, berlari, dsb). Metabolisme mempunyai empat fungsi spesifik, yaitu:
- Untuk memperoleh energi kimia dari degradasi sari makanan yang kaya energi dari lingkungan atau dari energi solar.
- Untuk mengubah molekul nutrien menjadi prekursor unit pembangun bagi makromolekul sel.
- Untuk menggabungkan unit-unit pembangun ini menjadi protein, asam nukleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain.
- Untuk membentuk dan mendegradasi biomolekul yang diperlukan di dalam fungis khusus sel.
Metabolisme membantu dalam fungsi pencernaan serta penyerapan nutrisi. Hal ini paling terpengaruh oleh nutrisi, hidrasi, dan aktivitas fisik. Masing-masing item ini merupakan aspek penting kesehatan metabolisme yang optimal. Ketika salah satu kurang, maka berkurang pula tingkat metabolisme. Akibatnya, kesehatan pun akan berpengaruh.
Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metaboilsme. Metabolisme total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup. Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika.
Metabolisme meliputi proses sintesis dan proses penguraian senyawa atau komponen dalam sel hidup. Proses sintesis itu disebut anabolisme dan proses penguraian disebut katabolisme. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim, termasuk reaksi yang sederhana seperti penguraian asam karbonat menjadi air dan karbondioksida; proses pemasukan dan pengeluaran zat kimia dari dan ke dalam sel melalui membran; proses biosintesis protein yang panjang dan rumit; atau pun proses penguraian bahan makanan dalam sistem pencernaan mulai dari mulut, lambung, usus, dan penyerapan hasil penguraian tersebut melalui dinding usus, serta penyebarannya ke seluruh bagian tubuh yang memerlukannya.
Hal lain yang penting dari metabolisme adalah peranannya dalam proses detoksifikasi, yaitu mekanisme reaksi pengubahan zat yang beracun manjadi senyawa tak beracun yang dapat dikeluarkan dari tubuh.
Anabolisme dibedakan dari katabolisme dalam beberapa hal: anabolisme merupakan proses sintesis molekul kecil menjadi molekul yang lebih besar, sedangkan katabolisme adalah sebaliknya, yaitu proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil; anabolisme adalah proses yang membutuhkan energi, sedangkan katabolisme adalah proses yang melepaskan energi; anabolisme merupakan reaksi reduksi, sedangkan katabolisme adalah reaksi oksidasi; seringkali hasil akhir anabolisme merupakan senyawa pemula untuk katabolisme. Fungsi katabolisme adalah menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain dan menyediakan energi kimia.
Pengertian Anabolisme
Anabolisme Yaitu proses penyusunan senyawa kimia yang sederhana ke senyawa kimia atau molekul kompleks. Peristiwa tersebut memerlukan energi dari luar, kemudian energi itu digunakan untuk mengikat senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks. Dengan demikian pada proses ini energi yang diperlukan tidak akan hilang. Namun tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa atau materi kompleks yang baru terbentuk. Energi yang digunakan dalam anabolisme dapat berupa energi cahaya atau energi kimia. Anabolisme yang dari energi cahaya disebut dengan fotosintetis sedangkan anabolisme dari energi kimia disebut dengan kemosintetis.
Reaksi pada sel dapat dikelompokkan menjadi dua kategori. Pertama, reaksi anabolisme merupakan reaksi pembentukan, yaitu terjadi sintesis molekul besar dari molekul sederhana / kecil. Pada proses anabolisme membutuhkan energi, dan prosesnya disebut reaksi endogenic. Kedua, reaksi katabolisme merupakan reaksi pemecahan. Katabolisme merupakan pemecahan molekul besar menjadi lebih sederhana yang disertai pelepasan energi yang disebut reaksi exergonic. Total penjumlahan dari reaksi anabolisme dan katabolisme disebut metabolisme (pembentukan dan pemecahan). Contoh proses katabolisme adalah respirasi, sedangkan contoh proses anabolisme adalah fotosintesis (Green et al, 1988).
Anabolisme dibedakan dari katabolisme dalam beberapa hal yaitu :
- Anabolisme merupakan proses sintesis molekul kimia kecil menjadi molekul yang lebih besar, sedangkan katabolisme adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil.
- Anabolisme merupakan proses yang membutuhkan energi sedangkan katabolisme adalah proses yang melepaskan energi.
- Anabolisme merupakan reaksi reduksi sedangkan katabolisme merupakan reaksi oksidasi.
- Sering kali hasil akhir anabolisme merupakan senyawa pemula proses katabolisme. (Wiradikusumah, 1985).
Beberapa makhluk hidup seperti tanaman, ganggang dan bakteri fotosintetik dapat memperoleh energi dari sinar matahari melalui proses fotosintesis. Proses fotosintesis adalah proses transformasi energi radiasi menjadi energi kimia. Sinar matahari terdiri dari partikel – partikel yang disebut foton, dimana setiap foton mengandung sejumlah energi. Jumlah energi pada foton tergantung dari panjang gelombang sinar, di mana semakin kecil panjang gelombang, energi yang terkandung di dalam foton semakin besar. Sebagai contoh, foton yang berasal dari sinar biru mengandung energi lebih tinggi dibandingkan dengan foton yang berasal dari sinar merah (Fardiaz, 1992).
Fotosintesis adalah proses dimana karbonmonoksida dan air di bawah pengaruh cahaya diubah ke dalam persenyawaan organik yang berisi karbon dan kaya energi. Proses fotosintesis bertujuan untuk membentuk karbohidrat,dan berlaku reaksi sebagai berikut : (Harjadi, 1979).
Daun merupakan salah satu organ tumbuhan yang tumbuh dari batang, umumnya berwarna hijau dan terutama berfungsi sebagai penangkap energi dari cahaya matahari melalui fotosintesis. Daun merupakan organ terpenting bagi tumbuhan dalam melangsungkan hidupnya karena tumbuhan adalah organisme autotrof obligat. Tumbuhan harus memasok kebutuhan energinya sendiri melalui konversi energi cahaya menjadi energi kimia (Audesirk & Audesirk, 1989).
Epidermis merupakan lapisan sel yang menutupi seluruh bagian tubuh tumbuhan. Epidermis berfungsi melindungi tumbuhan dari kekeringan dan luka. Sel epidermis mensekresi zat lilin (cutin) yang membentuk lapisan tebal yang disebut cuticle. Cuticle ini berada di dinding sel dan membantu mengurangi kehilangan air saat evaporasi dan menghalangi masuknya patogen ( Green, et al, 1988 ).
Epidermis daun pada berbagai tumbuhan beragam dalam jumlah lapisan, bentuk, struktur, susunan stomata, munculnya trikoma dan susunannya dan adanya sel yang khusus. Karena struktur daun yang biasa pipih itu, maka dibedakan antara jaringan epidermis yang berada pada kedua permukaannnya. Permukaan daun yang lebih dekat dengan ruas di atasnya dan yang biasa menghadap ke atas disebut dengan permukaan adaksial dan permukaan yang lain dikenal dengan permukaan abaksial (Fahn, 1991).
Pada epidermis atas dan bawah dijumpai pori – pori kecil yang disebut dengan stomata (tunggal : stoma). Pada tumbuhan darat, jumlah stomata pada epidermis bawah daun lebih banyak dari epidermis atas yang merupakan adaptasi tumbuhan untuk meminimalisasi hilangnya air dari daun. Stomata berperan dalam pertukaran gas (O2 dan CO2). Selain itu juga berperan dalam pengaturan penghilang air dari tumbuhan (Audesirk & Audesirk, 1983).
Stomata berada pada jaringan epidermal. Setiap lubang stomata dikelilingi oleh 2 sel penjaga. Sel penjaga ini mengatur terbuka dan menutupnya stomata berdasarkan perubahan konsentrasi glukosa sebagai akibat dari aktivitas fotosintesis. Sel penjaga bersifat fleksibel. Ketika tekanan osmotik meningkat, konsentrasi air menurun dan air berpindah ke sel penjaga secara osmosis. Hal ini kan menyebabkan sel penjaga menggembung dan celah stomata terbuka. Perubahan ukuran stomata dapat dipengaruhi oleh cahaya, konsentrasi karbon dioksida dan air. Sebagian besar transpirasi dan evaporasi tumbuhan terjadi melalui stomata. Jika stomata membuka lebih lebar maka akan lebih banyak pula kehilangan air (Audesirk & Audesirk, 1983).
Membuka dan menutupnya stomata harus seimbang antara kebutuhan karbndioksida dan kehilangan air. Pada umumnya stomata membuka pada siang hari dan menutup pada malam hari. Selain itu stomata juga akan menutup saat tanaman mengalami dehidrasi (Purves et al, 1992).
Proses fotosintesa kedua adalah reaksi gelap. Disebut reaksi gelap karena reaksi terjadi dalam ketiadaan cahaya. Reaksi gelap dari fotosintesa berlangsung pada kloroplas. Selama reaksi gelap berlangsung, molekul kompleks dari gula disusun oleh karbon, hidrogen, dan oksigen yang terbuat dari molekul sederhana dari karbohidrat dan hidrogen NADPH2. Keduanya telah diproduksi dalam reaksi terang. PGA berkurang menjadi fosfogliseraldehid, 3 senyawa karbon di mana sel hidup dapat menggunakannya sebagai permulaan sintesis dari seluruh substansi yang tidak dapat dihitung dari kehidupan. Setelah PGAL terbentuk, mempunyai beberapa alternatif yang tersedia. Beberapa dari 3 karbon PGAL dapat disederhanakan menjadi 6 gula karbon, seperti fruktosa dan glukosa ini mungkin lebih lanjut disederhanakan menjadi sebuah produk simpanan yang umum, atau mungkin dengan enzim diubah menjadi lemak atau asam amino (Ritchie & Carola, 1983).
Hal – hal yang diperlukan agar proses fotosintesis dapat berjalan, yaitu antara lain :
- Cahaya
- Klorofil, pigmen fotosintesis
- Organisasi plastida
- Karbondioksida
- Air
Pengertian Katabolisme
Katabolisme adalah reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Untuk dapat digunakan oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP (Adenosin TriPhospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat. Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel, yang digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain.
Contoh katabolisme adalah respirasi sel, yaitu proses penguraian bahan makanan yang bertujuan menghasilkan energi. Sebagai bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan sebagai hasilnya adalah CO2(karbon dioksida, air dan energi). Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup, sel hewan maupun sel tumbuhan.
Merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks ke senyawa yang lebih sederhana dengan menghasilkan energi yang dapat digunakan oleh organisme dalam beraktivitas. Senyawa organik menyimpan energi dalam sebuah rangkaian atom-atom. Dengan bantuan enzim, sel secara teratur memecah molekul-molekul yang lebih sederhana dengan ukuran energi yang lebih kecil. Terdapat dua cara bagi organisme dalam menghasilkan energi antara lain sebagai berikut :
- Respirasi seluler ialah menggunakan oksigen sebagai bahan bakar organik, keseluruhan proses berlangsungnya respirasi seluler ialah sebagai berikut : Senyawa Organik + Oksigen = Karbon Dioksida + Air + Energi
- Fermentasi atau respirasi anaerob ialah proses pemecahan molekul yang berlangsung tanpa dengan menggunakan oksigen.
Contoh Reaksi Katabolisme
Pengubahan glukosa menjadi CO2 dan H2O dalam respirasi aerob yang berlangsung dalam sel. Dalam pemecahan glukosa diperlukan oksigen dan membebaskan sejumlah energi. Energi tersebut kemudian yang digunakan untuk berbagai aktivitas.
Kesimpulan Anabolisme Dan Katabolisme
Dari hasil uraian diatas disimpulkan bahwa reaksi anabolisme terjadi penyimpanan energi, sehingga anabolisme merupakan reaksi endergonik. Reaksi endergonik ialah reaksi yang membutuhkan energi. Jika reaksinya memerlukan energi dalam bentuk yang panas, reaksi tersebut dinamakan dengan reaksi endotern.
Sebaliknya dengan katabolisme, katabolisme merupakan reaksi yang membebaskan energi. Jadi reaksinya bersifat eksorgenik. Jika reaksi membebaskan energi dalam bentuk panas, maka reaksi tersebut dinamakan dengan reaksi eksotern.
