TUGAS TEKNOLOGI PRODUKSI BIOMASSA
“REGULASI METABOLIK”
OLEH
AKHMAD AWALUDIN AGUSTIAR
14/369621/PN/13935
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2017
- PENDAHULUAN
Metabolisme adalah reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat lain. Metabolisme terdiri atas dua proses yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawa-senyawa organik. Sedangkan katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi yang sederhana maupun reaksi yang rumit. Atau dengan pengertian lain: Anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul kompleks dari molekul sederhana, contoh fotosintesis. Katabolisme adalah penguraian molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul sederhana, contoh respirasi. (Renobayan 2012).
Menurut Damin (2006) menyatakan bahwa enzim adalah suatu kelompok protein yang menjalankan dan mengatur perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi. Menurut Oman (2008) menyatakan bahwa enzim adalah senyawa organik yang tersusun atas protein. Enzim merupakan biokatalisator, yaitu enzim merupakan zat yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang berfungsi mempercepat reaksi, tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi. Dapat disimpulkan bahwa enzim merupakan biokatalisator dalam tubuh makhluk hidup, yakni suatu senyawa organik yang berperan dalam mempercepat laju reaksi kimia.
Sel yang tumbuh secara serempak dapat melangsungkan sintesa ribuan jenis molekul protein dan asam nukleat dalam proporsi yang tepat yang dibutuhkan untuk menyusun protoplasma hidup yang fungsional yang khas bagi spesies masing‐masing. Jadi reaksi‐reaksi enzimatis pada Regulasi metabolisme dan sistem organ metabolisme diatur secara cermat, sehingga hanya terdapat jumlah yang dibutuhkan dari tiap jenis molekul unit penyusun dan mengelompokan melekul‐molekul ini menjadi sejumlah tertentu dari molekul tiap‐tiap jenis asam nukleat, protein, lipid dan polisakarida. Kontrol dan Regulasi Metabolisme Sel makhluk hidup mengatur jalan metabolismenya sedemikian efisien sehingga tidak ada zat antara atau sub‐satuan yang dibuat berlebihan. Tiap reaksi metabolisme telah diatur dengan memperhatikan reaksi‐reaksi lain dalam sel serta memperhatikan konsentrasi zat makanan di lingkungannya.
- REGULASI METABOLISME
Seluruh kegiatan metabolisme berlangsung sangat cepat dan harus bekerja di dalam sel. Mikroorganisme memiliki potensi genetik untuk memproduksi lebih dari 1000 enzim. Enzim ini harus dibentuk dalam jumlah yang tepat dan dalam sistem yang terkoordinasi dengan baik agar sel bekerja secara efisien. Mikroorganisme dapat dengan cepat mengantisipasi perubahan lingkungan sehingga dapat dengan segera memperbaiki sistem metabolismenya. Regulasi untuk sistem yang demikian terjadi pada level sintesis enzim atau pada level kerja enzim.
Regulasi metabolik dapat terjadi pada 3 tingkat yaitu tingkat molekul, tingkat efektor dan tingkat protein. Tingkat molekul misalnya regulasi terhadap ATP, NADPH. Tingkat efektor misalnya cAMP, Guanosin Trifosfat. Tingkat protein ekspresi oleh gen tertentu, induksi enzim. Faktor yang mempengaruhi regulasi metabolisme antaralain :
- Jenis dan jumlah enzim
Pada umumnya, suatu enzim hanya mengatalisis satu jenis reaksi dan bekerja pada suatu substrat tertentu. Kemudian, enzim dapat meningkatkan laju reaksi yang luar biasa tanpa pembentukan produk samping dan molekul berfungsi dalam larutan encer pada keadaan biasa (fisiologis) tekanan, suhu, dan pH normal. Hanya sedikit katalisator nonbiologi yang dilengkapi sifat-sifat demikian (Sirajuddin, 2012). Jumlah enzim yang relatif sedikit di dalam sel mempersulit penentuan keberadaan dan konsentrasi enzim tersebut. Namun, kemampuan untuk secara cepat mengubah ribuan molekul suatu substrat tertentu menjadi produk memudahkan masing-masing enzim untuk mengungkapkan keberadaannya. Pengukuran aktivitas katalitik enzim sering digunakan dalam laboratorium klinis dan riset. Pada kondisi yang sesuai, laju reaksi katalitik yang dipantau setara dengan jumlah enzim yang ada, yang memungkinkan kita mengukur konsentrasi enzim (Murray, 2009).
- Jenis dan jumlah substrat
Suatu enzim bekerja secara khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja pada berbagai macam reaksi. Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai substratnya. Ada juga enzim yang bekerja terhadap lebih dari satu substrat namun enzim tersebut tetap mempunyai kekhasan tertentu. Misalnya enzim esterase dapat menghidrolisir beberapa ester asam lemak, tetapi tidak dapat menghidrolisis substrat lain yang bukan ester. Suatu enzim dikatakan mempunyai khas nisbi apabila ia dapat bekerja terhadap beberapa substrat, misalnya esterase dan D-asam amino dan L-asam amino tetapi berbeda kecepatannya. Karena adanya kekhasan ini maka suatu enzim dapat digunakan untuk memisahkan komponen D dari L pada suatu campuran rasemik (Poedjiadi, 2009).
- Adanya induktor, aktivator, represor dan inhibitor
Induktor merupakan molekul atau senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya peningkatan efek enzim yang lebih baik. Aktivator merupakan molekul atau senyawa yang dapat mengaktifkan kerja suatu enzim. Resepsor merupakan molekul atau senyawa yang menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi enzim. Sementara inhibitor merupakan molekul atau senyawa yang dapat menginhibisi atau menghambat terjadinya suatu reaksi.
- Faktor lingkungan
Faktor lingkungan dapat mempengaruhi terjadinya regulasi metabolisme. Contoh dari faktor lingkungan adalah suhu dan pH. Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan penting dalam aktivitas suatu enzim. Sampai pada suatu titik, kecepatan suatu reaksi enzimatik meningkat sejalan dengan meningkatnya suhu, sebagian disebabkan karena substrat akan bertubrukan dengan tempat aktif lebih sering ketika molekul itu bergerak lebih cepat. Selain setiap enzim memiliki suhu optimal, enzim juga memiliki nilai pH optimal untuk bekerja paling aktif. Nilai pH optimal untuk sebagian besar enzim adalah sekitas 6 sampai 8, akan tetapi terdapat beberapa perkecualian.
Kontrol dan Regulasi Metabolisme Sel makhluk hidup mengatur jalan metabolismenya sedemikian efisien sehingga tidak ada zat antara atau sub‐satuan yang dibuat berlebihan. Tiap reaksi metabolisme telah diatur dengan memperhatikan reaksi‐reaksi lain dalam sel serta memperhatikan konsentrasi zat makanan di lingkungannya.
- Regulasi metabolisme oleh aktivitas enzim.
Pengaturan melalui aktivitas enzim dilakukan melalui kontrol pengendalian katalisis secara langsung. Regulasi ini dapat dibagi lagi menjadi Substrat kontrol, Alosterik kontrol atau Feedback inhibition melalui muatan energi, Kontrol integrasi dan modifikasi enzim Substrat kontrol, pengendalian langsung mekanisme katalitik dapat terjadi dengan mengubah konsentrasi substrat. Misalnya, bila konsentrasi substrat bertambah maka laju reaksi meningkat sampai tercapai suatu nilai pembatas. Dan bila produk menumpuk, laju reaksi menurun. Alosterik kontrol atau feedback inhibition, pada sistim ini hasil akhir (end product) akan menghambat pembentukan enzim pertama yang mengawali jalur ini bilamana hasil akhir melebihi yang diperlukan sel.
Modifikasi enzim, modifikasi enzim merupakan salah satu dasar biokimia yang menyebabkan resistensi ekstrakromosomal. Modifikasi enzim yang merupakan sasaran dalam sel sehingga mikroba tidak sensitif terhadap inhibitor dan tetap melaksanakan fungsi metabolisme secara normal. Dalam hal ini terjadi kompetisi antara inhibitor dengan substrat normal dan afinitas inhibitor harus lebih besar daripada substrat untuk menimbulkan efek terhadap pertumbuhan sel. Sebagi contoh adalah sulfonamida yang merupakan inhibitor pada enzim yang bekerja pada PABA (asam paraaminobenzoat).
- Regulasi metabolisme melalui pengaturan konsentrasi enzim.
Pada bagian ini, akan dipelajari tingkat pengontrolan yang lain yang dengan cermat harus dibedakan dari apa yang dibahas sebelumnya. Pengontrolan terhadap enzim tejadi pada tingkat gen yaitu Induksi dan represi enzim yang menyebabkan perubahan laju sintesa enzim dan bekerja pada tingkat gen. Fenomena induksi, represor dari gen yang menghasilkan enzim secara normal berada dalam keadan aktif, misalnya penguraian karbohidrat. Represor ini akan diinaktivasi oleh inducer. Sebagai contoh penguraian laktosa memerlukan beta‐galaktosidase. Pembetukan enzim ini biasanya dihambat, tetapi bila ada laktosa (induser) maka represor diinaktivasi sehingga terjadi induksi dari gen struktural untuk mensintesis enzim yang diperlukan untuk penguraian laktsa. Represi enzim, represor dari gen yang menghasilkan enzim secara normal berada dalam keadaan inaktif. Enzim ini diaktivasi oleh hasil akhir (end product). Gen regulator pada model induksi menghasilkan suatu model represor yang dapat mencegah produksi enzim. Bila ada penginduksi, penginduksi akan berikatan dengan represor membentuk komplek tidak aktif, yang tidak mengganggu transkripsi DNA selanjutnya. Pada model represi gen regulator harus membentuk kompleks dengan molekul lain untuk menghasilkan represi yang menyebabkan terganggunya transkripsi mRNA. Sebagai contoh tanpa korepresor (histidin dalam contoh diatas) sintesis terus berlanjut.
- Regulasi metabolisme oleh Hormon.
Mekanisme pengaturan hormon dalam mengatur metabolisme melalui pengaturan aktivitas enzim ada dua cara. Mekanisme pertama adalah melalui pengaktifan siklase adenilat. Tanggapan ini diperantarai lewat suatu sisitim duta kedua yang berlokasi di dalam sel sasaran yaitu sistim adenosin monofosfat siklik‐siklase adenilat. Seperti diharapkan, hormon yang bekerja dengan cara ini dapat menimbulkan pengaruh dengan cepat. Mekanisme kedua dalam pengaturan aktivitas enzimatik sel sasaran melibatkan induksi sintesisenzim dan sistem organ.Suatu penginduksi berperan mengaktifkan represor sehingga represor tidak terikat pada gen operator dan mencegah sintesis gen struktural. Suatu (ko) represor bergabung dengan aporepresor membentuk i aktif yang dapat mencegah ekspresi gen struktural engan cara bergabung pada gen represor. Dengan cara ini sintesa enzim reversibel dikendalikan.
DAFTAR PUSTAKA
Damin,S. 2006. Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.
Murray, Robert, dkk.. 2009. Biokimia Harper. Buku Kedokteran EGC. Jakarta.
Oman. 2008. Biologi.Grafindo Media Pratama. Bandung.
Poedjiadi, Anna dan F. M. Titin Supriyanti. 2009. Dasar-Dasar Biokimia. Universitas Indonesia. Jakarta.
Renobayan. 2012. Biologi. Grasindo. Jakarta.
Sirajuddin, Saifuddin. 2012. Penuntun Praktikum Biokimia. Universitas Hasanuddin. Makassar.
