Konsep Metabolisme sebagai Reaksi Enzimatis

Semua aktivitas hidup memerlukan energi. Berpikir, berolahraga, bahkan tidur pun memerlukan energi. Dari mana energi berasal?

Mobil mendapat energi dari bensin, sementara itu tubuh organisme mendapat energi dari bahan makanan setelah melalui proses dalam sistem pencernaan makanan. 

Sumber energi untuk segala kehidupan kita berasal dari cahaya matahari yang ditangkap oleh tumbuhan melalui klorofil. Selanjutnya, dalam proses jaring-jaring makanan, energi yang terdapat dalam makanan masuk dalam sistem pencernaan dan setelah dicerna menghasilkan zat-zat makanan. Zat-zat makanan ini akan diangkut menuju sel-sel dan jaringan tubuh baik pada konsumen pertama dan konsumen berikutnya. 

Zat-zat makanan ini di dalam sel-sel tubuh akan mengalami proses metabolisme.

Istilah Metabolisme berasal dari kata metabole yang artinya perubahan. Berubah di sini memiliki dua pengertian, sebagai berikut :

Pertama, berubah menjadi lebih kompleks disebut anabolisme / asimilasi, atau sintesis.

Kedua, berubah menjadi lebih sederhana disebut katabolisme atau disimilasi.

Dengan demikian metabolisme meliputi dua macam reaksi, yaitu anabolisme dan katabolisme. 

Anabolisme (biosintesis) merupakan proses pembentukan makromolekul (lebih kompleks) dari molekul yang lebih sederhana. Makromolekul yang dimaksud misalnya komponen sel (protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat). Oleh karena proses pembentukannya memerlukan energi bebas maka disebut reaksi endergonik.

Katabolisme merupakan proses pemecahan makromolekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana. Misalnya pengubahan karbohidrat menjadi CO₂dan H₂O dalam proses respirasi. Proses ini menghasilkan energi bebas sehingga disebut reaksi eksergonik. Energi tersebut tersimpan dalam bentuk molekul pembawa energi tinggi antara lain Adenosin Triphosphat (ATP) dan Nikotinamida Adenin Dinukleotida Phosphat (NADPH).

Semua proses metabolisme (anabolisme dan katabolisme) merupakan reaksi enzimatis. Artinya, reaksi itu terjadi melalui keterlibatan enzim.

Enzim merupakan senyawa protein yang berfungsi sebagai katalisator reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam sistem biologi (makhluk hidup). Oleh karena merupakan katalisator dalam sistem biologi, enzim sering disebut biokatalisator.

Katalisator adalah suatu zat yang mempercepat reaksi kimia, tetapi tidak mengubah kesetimbangan reaksi atau tidak mempengaruhi hasil akhir reaksi.

Zat itu sendiri (enzim) tidak ikut dalam reaksi sehingga bentuknya tetap atau tidak berubah.

Tanpa adanya enzim, reaksi-reaksi kimia dalam tubuh akan berjalan lambat.

Di dalam reaksi kimia, antara suatu bahan (zat, unsur, molekul  atau senyawa) yang satu dapat mengadakan reaksi dengan bahan (zat, unsur, molekul atau senyawa) yang lain sehingga dihasilkan suatu senyawa yang baru. 

Hal tersebut terjadi di dalam proses metabolisme,  sehingga dihasilkan bahan yang diperlukan untuk tubuh. 

Dalam  proses metabolisme tersebut, tentunya diperlukan waktu tertentu untuk dapat mengubah bahan baku menjadi bahan yang baru (produk).

Perhatikan bagan berikut !

Selama terjadi reaksi kimia tersebut, diperlukan adanya  suatu bahan yang berperan dalam mengatur waktu untuk terjadinya reaksi yaitu enzim.
Enzim tersebut diperlukan untuk  mempercepat terjadinya reaksi kimia (katalis), sehingga enzim  disebut sebagai katalisator.

Enzim yang berperan untuk mempercepat reaksi kimia dalam metabolisme suatu sistem hayati  atau organisme disebut sebagai  biokatalisator. Molekul-molekul yang dikatalis oleh enzim dinamakan substrat.

Reaktan memerlukan energi (panas) untuk memutuskan ikatan-ikatan antar atomnya, sehingga atom-atom tersebut dapat membentuk  ikatan baru (produk). Energi bebas yang diperlukan untuk memutuskan ikatan ini disebut energi aktivasi (EA), sedangkan perbedaan  antara energi bebas produk dengan energi bebas reaktan disimbolkan  dengan ΔG.

Perhatikan gambar berikut !

Reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim, menunjukkan bahwa  reaksi tersebut membutuhkan energi untuk reaksi lebih sedikit dibanding reaksi yang tidak dikatalis oleh enzim. Oleh karena itu, enzim berperan penting dalam menurunkan energi aktivasi (EA) untuk memulai seuatu reaksi kimia, sehingga reaksi dapat berjalan sangat cepat, efisien dan tidak menimbulkan suhu tinggi.