CAMPBELL-REECE : Resume tentang Metabolisme sel

Metabolisme organisme mentransformasi materi dan energi berdasarkan hukum termodinamika.

• Metabolisme merupakan kumpulan reaksi kimia yang terjadi dalam organisme. Dibantu oleh enzim, metabolisme berlangsung dalam jalur yang saling berpotongan, yang dapat bersifat katabolik (menguraikan molekul dan melepas energi) atau anabolik (membangun molekul dan mengonsumsi energi).
• Energi adalah kapasitas melakukan perubahan, beberapa bentuk energi bekerja dengan menggerakkan materi. Energi kinetik diasosiasikan dengan pergerakan. Energi potensial dikaitkan dengan lokasi atau struktur materi dan mencakup energi kimia yang dimiliki oleh molekul akibat strukturnya.
• Dalam hukum transformasi energi, dalam hukum pertama (kekekalan energi) menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, namun energi dapat di transfer atau di transformasikan. Hukum kedua menyatakan bahwa perubahan spontan, yang tidak membutuhkan masukan energi dari luar, meningkatkan entropi (ketidakteraturan) semesta.

Perubahan energi-bebas suatu reaksi meunjukkan apakah reaksi tersebut berlangsung spontan atau tidak.

• Perubahan energi bebas (G), energi bebas suatu sistem hidup adalah energi yang dapat melakukan kerja dalam kondisi seluler. Perubahan energi bebas (G) selama proses biologis dikaitkan langsung dengan perubahan entalpi (H) dan perubahan entropi (S), dimana G=H-T.S.
• Organisme hidup dengan menghabiskan energi bebas. Selama perubahan spontan, energi bebeas berkurang dan kestabilan sistem meningkat. Pada kestabilan maksimum, sistem berada dalam kesetimbangan dan tidak dapat melakukan kerja.
• Dalam reaksi kimia eksergonik (spontan) produk memiliki energi bebas yang lebih sedikit daripada reaktan (-G). Reaksi endergonik (tidak spontan) membutuhkan masukkan energi (+G). Penambahan materi awal dan pengambilan produk akhir mencegah metabolisme mendapat kesetimbangan.

ATP memberikan tenaga bagi kerja seluler dengan cara menggandengkan reaksi eksegonik dengan reaksi endergonik.

• ATP merupakan wahana ulang alik energi dalam sel, hidrolisis pada gugus fosfat terminal ATP menghasilkan ADP dan fosfat serta melepaskan energi.
• Hidrolisis ATP menggerakkan reaksi endegonik melalui fosforilasi, yaitu transfer suatu gugus fosfat ke reaktan spesifik sehingga membuatnya lebih reaktif. Hidrolisis ATP (terkadang disebut dengan fosforilasi protein) juga menyebabkan perubahan betuk dan afinitas pengikatan protein transpor dan protein motorik.
• Regenerasi ATP dilaksanakan melalui jalur katabolik dari ADP dan fosfat.

Enzim mempercepat reaksi metabolik dengan cara menurunkan penghalang energi.

• Energi aktivasi (E_A) adalah energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan-ikatan pada reaktan.
• Enzim bekerja dengan cara menurunkan penghalang energi (E_A).

• Setiap tipe enzim memiliki situs aktif yang khas yang berkombinasi secara spesifik dengan substratnya, molekul reaktan yang digarap oleh enzim. Enzim sedikit berubah bentuk ketika berikatan dengan substrat (kecocokan terinduksi).
• Situs aktif dapat menurunkan penghalang (E_A) dengan cara mengorientasikan substrat secara tepat, menegangkan ikatan-ikatan substrat, menyediakan lingkungan  mikro yang mendukung reaksi, dan bahkan berikatan kovalen dengan substrat.
• Setiap enzim memiliki suhu dan pH yang optimal. Inhibitor menurunkan fungsi enzim, inhibitor kompetitif berikatan dengan situs aktif enzim sedangkan inhibitor nonkompetitif berikatan dengan situs yang berbeda pada enzim.

 Regulasi aktivitas enzim membantu mengontrol metabolisme.

• Banyak enzim diregulasi secara alosterik. Molekul reulator, baik aktivator maupun inhibitor berikatan dengan situs regulasi spesifik, mempengaruhi bentuk dan fungsi enzim. Dalam kooperativitas pengikatan satu molekul substrat dapat merangsang peningkatan atau aktivits di situs-situs aktif lain. Dalam inhibisi umpan balik, produk akhir suatu jalur metabolik secara alosterik menghambat enzim untuk langkah sebelumnya dalam jalur.
• Beberapa enzim mengelompok menjadi kompleks enzim, ada pula yang tertanam dalam membran, dan ada pula yang terdapat dalam organel. Sehingga meningkatkan efisiensi proses metabolik.