Tubuh kita (dan semua organisme uniseluler) adalah sebuah jaringan rumit dari organ-organ yang saling terhubung dan setiap detik ‘berkerja’ untuk mendukung aktivitas kita. Respirasi (pernafasan), pencernaan, metabolisme — ini semua contoh dari kemampuan tubuh kita untuk berkerja dengan tingkat koordinasi yang luar biasa. Kemampuan ini juga terjadi di tingkat paling dasar, yaitu tingkat seluler.
Otak, jantung, hati, darah, tulang -semuanya- tersusun dari satuan terendah dalam kehidupan -sel. Sel berserta organel sel adalah komponen mikroskopik yang menyusun suatu organisme, jadi, organisme atau makhluk hidup adalah sekumpulan sel yang berkerja sama untuk melakukan proses dan reaksi yang menopang kehidupan.
Metabolisme adalah sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada tubuh organisme, contohnya saat pencernaan, metabolisme seluler melepaskan energi dari nutrisi (yang diperoleh dari makanan). Metabolisme seluler menopang kehidupan dan memungkinkan sel untuk berkembang, tumbuh, memperbaiki kerusakan, dan memberi respon terhadap stimulus lingkungan luar. (Baca: Tumbuhan yang Menyimpan Cadangan Makanan)
Metabolisme seluler dibagi menjadi 2 bagian yaitu:
- Katabolisme
Yaitu proses memecah bahan organik, seperti contohnya proses memecah makanan agar nutrisi yang terkandung di dalamnya bisa dimanfaatkan oleh tubuh.
- Anabolisme
Adalah proses memproduksi suatu zat, seperti contohnya produksi protein dari asam amino. Secara umum, anabolisme memecah molekul organik (melepaskan energi) dan membentuk molekul organik (mengkonsumsi energi). Karbohidrat, lipid (lemak), dan asam amino adalah molekul yang penting untuk kehidupan. Reaksi metabolik ini bisa memproduksi molekul-molekul tersebut saat ‘pembangunan’ sel dan jaringan, atau menggunakannya sebagai sumber energi.
Katabolisme
Metabolisme katabolik merombak molekul organik kompleks menjadi molekul yang simpel. Reaksi katabolik ini dicirikan dengan adanya pelepasan energi. Katabolisme mereduksi atau memecah protein menjadi asam amino, lemak menjadi asam lemak, serta karbohidrat menjadi gula sederhana (monosakarida). Kebutuhan makhluk hidup yang utama, yaitu energi yang dilepas dari proses pemecahan ini kemudian digunakan dalam reaksi anabolik.
Prinsip dari proses katabolik ini adalah pencernaan kimiawi dan mekanis, di mana nutrisi (biasanya dari makanan) dirombak menjadi komponen sederhana yang siap digunakan oleh tubuh. Pada tingkat organisasi kehidupan seluler, katabolisme merombak polisakarida seperti pati, glikogen, dan selulosa menjadi monosakarida (seperti glukosa dan fruktosa) untuk digunakan sebagai energi.
Proses katabolisme ini mempunyai 3 tahapan yaitu:
- Perombakan molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Contohnya adalah peranan DNA dan RNA dalam sintesa protein.
- Perombakan molekul sederhana menjadi molekul metabolik lebih sederhana lagi. Contohnya adalah asam nukleat yang berada di DNA dan RNA dikatabolisasi (dirombak) menjadi nukleotida. (Baca: Perbedaan DNA dan RNA)
- Penggunaan kelompok asetil (asetil coenzimA) dalam siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif untuk memproduksi karbon dioksida dan H2O, dalam proses ini energi dilepaskan.
Anabolisme
Jika katabolisme adalah perombakan molekul kompleks menjadi molekul sederhana, metabolisme anablolik atau anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul sederhana menjadi molekul-molekul yang lebih kompleks. Proses ini menggunakan energi untuk membentuk produk akhirnya, yang mana produk ini bisa digunakan untuk menunjang hidup, pertumbuhan, penyembuhan, reproduksi, dan cara hewan beradaptasi dengan lingkungannya.
Contohnya dari reaksi anabolisme ini adalah:
- Sel dan bagian bagian sel memproduksi asam amino menjadi protein dalam sintesis protein untuk menyusun sel (baru) atau jaringan.
- Fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan dan bakteri. Proses fotosintesis pada tumbuhan ini mengubah karbondioksida dan cahaya matahari menjadi molekul kompleks seperti gula. Reaksi anabolik ini juga disebut reaksi endergonik, artinya anabolisme menggunakan lebih banyak energi dari pada yang dihasilkan.
Reaksi-reaksi pada metabolisme ini tidak terjadi begitu saja, tanpa ‘penunjuk arah’. Malah, setiap langkah pada reaksi ini difasilitasi atau dikatalisasi oleh protein yang disebut enzim. (Baca: Fungsi Enzim Musin)
Enzim
Enzim adalah protein katalis yang mampu mempercepat reaksi biokimia dengan cara memfasilitasi penyusunan kembali molekuler yang mendukung fungsi sel. Kita biasanya mendengar kata ‘enzim’ diasosiasikan dengan kata ‘substrat’ dan ‘produk’, karena konsep dasar dari enzim adalah mengkonversi subtrat menjadi produk.
Contohnya yaitu pada langkah terakhir dari Glikolisis, enzim bernama pyruvate kinase memindahkan kelompok fosfat dari fosfoenolpiruvat (substrat) ke ADP (substrat), kemudian menghasilkan piruvat dan ATP (produk). (Baca: Enzim Pencernaan Manusia)
Hormon
Banyak proses metabolik dalam tubuh organisme diatur oleh senyawa kimia yang disebut hormon. Hormon terdapat pada organisme tingkat tinggi seperti hewan dan tumbuhan, dan jenis hormon pada tumbuhan berbeda dengan jenis hormon pada hewan. Pada umumnya, hormon bisa dikelompokan menjadi hormon anabolik dan hormon katabolik berdasarkan efeknya terhadap organisme tersebut.
- Hormon Katabolik
- Adrenaline: Sering disebut juga sebagai ‘epinerphrine’, hormon ini diproduksi oleh kelenjar adrenal. Hormon ini memegang peran kunci dalam respons organisme ketika mengalami ancaman dari luar (fight or flight response). Adrenaline mempercepat laju detak jantung, membuka bronkiolus di paru-paru agar absorpsi oksigen berjalan baik, dan membanjiri tubuh dengan glukosa untuk digunakan sebagai energi ‘darurat’. (Baca: Cara Kerja Jantung)
- Kortisol: Hormon ini juga diproduksi di kelenjar adrenal. Kortisol juga diketahui sebagai ‘hormon stres’ dan dilepaskan saat organsime merasa gelisah, nervous, atau saat merasa tidak nyamman. Kortisol meningkatkan tekanan darah, tingkat gula darah, dan menekan proses imun tubuh.
- Glukagon: diproduksi di organ pankreas, glucagon menstimulus perombakan glikogen menjadi glukosa. Glikogen disimpan di hati dan ketika tubuh membutuhkan banyak energi (stres, bertengkar, atau berolahraga), glucagon menstimulus hati untuk merombak glikogen, kemudian glikogen tersebut masuk ke darah sebagai glukosa yang digunakan sebagai energi. (Baca: Fungsi Darah pada Manusia)
- Sitokin: Hormon ini adalah protein kecil yang mengatur komunikasi dan interaksi antara sel. Sitokin diproduksi dan dirombak secara terus menerus di tubuh, di mana asam aminonya digunakan kembali atau didaur ulang untuk proses lainnya. Contoh dari sitokin adalah interleukin dan limfokin, biasanya dilepaskan saat sistem imun tubuh merespon invasi objek asing (seperti bakteri, virus, fungi, tumor) atau ketika cidera.
- Hormon Anabolik
- Estrogen: Hormon yang terdapat di pria juga wanita, estrogen ini diproduksi utamanya di ovari. Estrogen mengatur karakteristik seksual wanita (contohnya pertumbuhan payudara), mengatur siklus menstruasi, dan memainkan peran dalam penguatan massa tulang.
- Testosteron: Testosteron diproduksi kebanyakan di testis. Fungsi hormon testosteron ini mengatur karakteristik seksual pria (rambut wajah, suar), memperkuat massa tulang, dan membantu membentuk dan menjaga massa otot.
- Insulin: Insulin diproduksi di prankreas oleh sel beta. Fungsi insulin dalam tubuh ini mengatur tingkat darah dan penggunaan glukosa, tubuh tidak bisa menggunakan glukosa (sumber utama energi) tanpa bantuan insulin. Ketika fungsi pankreas tidak bisa membuat insulin, atau ketika tubuh kesulitan memproses insulin yang dibuat, hal ini bisa mengakibatkan diabetes.
- Hormon pertumbuhan: Hormon pertumbuhan ini diproduksi kelenjar bawah otak, hormon pertumbuhan menstimulus dan mengatur pertumbuhan saat tahap awal kehidupan. Setelah dewasa, hormon ini membantu mengatur kerusakan tulang.
Kesimpulannya dari Metabolisme Seluler, makhluk hidup adalah sebuah sistem kompleks yang tersusun berdasarkan sel-sel sebagai satuan terkecil. Untuk menjalankan aktivitasnya, sel melakukan proses-proses yang dinamakan metabolisme. Proses metabolisme yang dilakukan sel ini dibantu oleh protein enzim yang bertugas untuk mengkatalisasi (mempercepat atau memperlambat) suatu reaksi, dan senyawa kimia hormon yang berfungsi mengatur reaksi metabolisme.