Metabolisme

Metabolisme adalah seluruh reaksi biokimia yang bertujuan untuk mempertahankan kehidupan pada suatu organisme. Proses ini memungkinkan organisme untuk tumbuh, bereproduksi, mempertahankan struktur, dan merespons lingkungannya. Metabolisme juga dapat diartikan sebagai semua reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup, di antaranya pencernaan dan perpindahan zat di dalam sel dan di antara sel yang berbeda. Di dalam sel, reaksi kimia terjadi secara berantai sehingga produk yang dihasilkan oleh suatu reaksi akan memasuki reaksi lain. Reaksi-reaksi yang saling terhubung ini disebut metabolisme perantara atau metabolisme intermediat dan setiap reaksinya dikatalisis oleh enzim. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik, yaitu katabolisme, seperti pemecahan glukosa menjadi asam piruvat oleh proses respirasi seluler dan anabolisme. Tiga tujuan utama metabolisme yaitu mengonversi makanan menjadi energi untuk menjalankan proses pada tingkat seluler, mengonversi makanan menjadi bahan baku penyusun protein, lipid, asam nukleat, dan beberapa jenis karbohidrat, serta mengeliminasi zat sisa metabolisme. Reaksi kimia pada proses metabolisme terbagi atas beberapa lintasan metabolik yang mengubah suatu senyawa menjadi senyawa yang berbeda melalui beberapa tahapan. Tiap tahapan dalam lintasan difasilitasi dengan enzim yang bersifat spesifik. Fungsi enzim sangat penting pada metabolisme karena membantu organisme menjalankan reaksi yang dinginkan karena reaksi ini membutuhkan energi dan tidak terjadi secara otomatis. Enzim memasangkan reaksi yang difasilitasinya dengan reaksi spontan yang menghasilkan energi sehingga enzim berfungsi sebagai katalis yang mempercepat terjadinya reaksi sekaligus mengatur laju reaksi metabolik. Reaksi kimia dalam metabolisme muncul sebagai respons atas perubahan lingkungan sel atau sinyal dari sel lain. Pada setiap proses dalam metabolisme, reaksi kimia juga melibatkan sejumlah substrat yang bereaksi dengan enzim sebagai katalis pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang menjadi substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika. Laju metabolisme basal suatu organisme adalah ukuran jumlah energi yang dikonsumsi oleh semua reaksi kimia yang terjadi. Sistem metabolisme suatu organisme menentukan senyawa mana yang merupakan nutrisi dan senyawa mana yang beracun bagi tubuh. Sebagai contoh, beberapa jenis prokariota memakai hidrogen sulfida sebagai nutrien walaupun gas ini bersifat racun bagi hewan. Namun, terdapat ciri khusus dari metabolisme yang umumnya ditemukan pada hampir seluruh spesies yang berbeda, seperti gugus asam karboksilat yang diketahui merupakan sebagai zat antara pada siklus asam sitrat pada semua organisme yang diketahui manusia. Senyawa ini juga ditemukan pada spesies yang sangat berbeda struktur biologisnya, seperti bakteri uniseluler Eschirichia coli dan organisme multiseluler berukuran besar seperti gajah. Kesamaan yang terdapat pada lintasan metabolisme ini mungkin terjadi akibat keberadaan senyawa-senyawa tersebut pada awal sejarah evolusi dan retensi kemunculan mereka yang tinggi pada beragam jenis hewan karena efikasi yang ditimbulkan. Metabolisme sel kanker sangat berbeda dengan sel normal dan perbedaanya ini dapat digunakan sebagai intervensi terapeutik pada penyakit kanker.