Lompat ke isi

Metabolisme: Perbedaan antara revisi

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Maintenance script (bicara | kontrib)
Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29570405; atribusi sumber disertakan.
 
Maintenance script (bicara | kontrib)
Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi
 
Baris 1: Baris 1:
[[File:Metabolism-en.svg|thumb|right|280px|Tampilan metabolisme seluler yang disederhanakan]]
'''Metabolisme''' (, ''metabolismos'', 'perubahan') adalah seluruh [[Reaksi kimia|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 [[Katalisis|dikatalisis]] oleh [[enzim]].
'''Metabolisme''' (, ''metabolismos'', 'perubahan') adalah seluruh [[Reaksi kimia|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 [[Katalisis|dikatalisis]] oleh [[enzim]].


Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi [[kimia organik]], yaitu [[katabolisme]] (reaksi untuk menghasilkan energi dengan cara mengurai [[senyawa organik]]), seperti pemecahan [[glukosa]] menjadi [[asam piruvat]] oleh proses [[respirasi seluler]] dan [[anabolisme]] (reaksi yang memerlukan energi untuk menyusun [<nowiki/>[[Sintesis kimia|sintesis]]] senyawa organik seperti [[protein]], [[karbohidrat]], [[lipid]], dan [[asam nukleat]] dari molekul-molekul yang diperlukan). 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]].
Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi [[kimia organik]], yaitu [[katabolisme]] (reaksi untuk menghasilkan energi dengan cara mengurai [[senyawa organik]]), seperti pemecahan [[glukosa]] menjadi [[asam piruvat]] oleh proses [[respirasi seluler]] dan [[anabolisme]] (reaksi yang memerlukan energi untuk menyusun [<nowiki/>[[Sintesis kimia|sintesis]]] senyawa organik seperti [[protein]], [[karbohidrat]], [[lipid]], dan [[asam nukleat]] dari molekul-molekul yang diperlukan).<ref>[http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/5900verviewmet.html Overview of Metabolism]. ''ElmHurst College''.</ref> 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 metabolisme|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 [[Proses spontan|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.
Reaksi kimia pada proses metabolisme terbagi atas beberapa [[Lintasan metabolisme|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 [[Proses spontan|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.
Baris 10: Baris 12:


== Sejarah ==
== Sejarah ==
=== Etimologi ===
=== Etimologi ===
Terminologi metabolisme diturunkan dari [[bahasa Prancis]] "''métabolisme''" atau [[bahasa Yunani Kuno]] ''μεταβολή'' – "''Metabole''" yang dialihbahasakan menjadi "sebuah perubahan" yang diturunkan dari kata ''μεταβάλλ'' – "''Metaballein''" yang dialihbahasakan menjadi "untuk mengubah".
Terminologi metabolisme diturunkan dari [[bahasa Prancis]] "''métabolisme''" atau [[bahasa Yunani Kuno]] ''μεταβολή'' – "''Metabole''" yang dialihbahasakan menjadi "sebuah perubahan" yang diturunkan dari kata ''μεταβάλλ'' – "''Metaballein''" yang dialihbahasakan menjadi "untuk mengubah".<ref>[https://www.etymonline.com/word/metabolism metabolism (n.)]. ''Online Etymology Dictionary''.</ref>


=== Filsafat Yunani ===
=== Filsafat Yunani ===
 
Buku karya dari [[Aristoteles]] berjudul ''[[De Partibus Animalium]]'' menjelaskan cukup detail tentang [[Biologi Aristoteles|pandangannya terhadap metabolisme]] yang digambarkan dengan sebuah model diagram alir terbuka. Dia memercayai bahwa pada setiap langkah di dalam proses saat materi dari makanan ditransformasikan, panas keluar sebagai [[elemen klasik]] dari api dan materi residu dieksresikan sebagai [[urine]], [[empedu]], atau [[tinja]].<ref>Leroi, Armand Marie. [https://www.worldcat.org/oclc/883341616 The lagoon : how Aristotle invented science]. Bloomsbury. 2014. hlm. 400-401. ISBN 978-0-698-17039-1.</ref>
Buku karya dari [[Aristoteles]] berjudul ''[[De Partibus Animalium]]'' menjelaskan cukup detail tentang [[Biologi Aristoteles|pandangannya terhadap metabolisme]] yang digambarkan dengan sebuah model diagram alir terbuka. Dia memercayai bahwa pada setiap langkah di dalam proses saat materi dari makanan ditransformasikan, panas keluar sebagai [[elemen klasik]] dari api dan materi residu dieksresikan sebagai [[urine]], [[empedu]], atau [[tinja]].


=== Ilmu kedokteran oleh ilmuwan Islam ===
=== Ilmu kedokteran oleh ilmuwan Islam ===
[[Ibnu al-Nafis]] menjelaskan metabolisme pada abad ke-13 dengan menyatakan, "Baik [[tubuh]] dan bagian-bagiannya berada dalam kondisi penguraian dan pemberian [[nutrisi]] secara berkesinambungan sehingga mereka mengalami perubahan permanen yang tidak dapat dihindari."
[[Ibnu al-Nafis]] menjelaskan metabolisme pada abad ke-13 dengan menyatakan, "Baik [[tubuh]] dan bagian-bagiannya berada dalam kondisi penguraian dan pemberian [[nutrisi]] secara berkesinambungan sehingga mereka mengalami perubahan permanen yang tidak dapat dihindari."<ref>Alisdair R. Fernie. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26531677 Focus Issue on Metabolism: Metabolites, Metabolites Everywhere]. ''Plant Physiology''. 2015. Vol. 169 (3). hlm. 1421–1423. doi:10.1104/pp.15.01499.</ref>


=== Eksperimen awal ===
=== Eksperimen awal ===
Eksperimen terkontrol terhadap metabolisme pada manusia pertama kali diterbitkan oleh [[Santorio Santorio]] pada tahun 1614 di dalam bukunya, ''Ars de statica medecina'' yang membuatnya terkenal di [[Eropa]]. Dia mendeskripsikan rangkaian percobaan yang dilakukannya, yang melibatkan penimbangan dirinya sendiri pada sebuah kursi yang digantung pada sebuah timbangan besar (lihat gambar) sebelum dan sesudah [[makan]], [[tidur]], bekerja, [[Persetubuhan|berhubungan seksual]], ber[[puasa]] makan atau [[minum]], dan [[buang air besar]]. Dia menemukan bahwa bagian terbesar makanan yang dimakannya hilang dari tubuh melalui ''perspiratio insensibilis'' (mungkin dapat diterjemahkan sebagai "[[keringatan yang tidak tampak]]").
Eksperimen terkontrol terhadap metabolisme pada manusia pertama kali diterbitkan oleh [[Santorio Santorio]] pada tahun 1614 di dalam bukunya, ''Ars de statica medecina'' yang membuatnya terkenal di [[Eropa]]. Dia mendeskripsikan rangkaian percobaan yang dilakukannya, yang melibatkan penimbangan dirinya sendiri pada sebuah kursi yang digantung pada sebuah timbangan besar (lihat gambar) sebelum dan sesudah [[makan]], [[tidur]], bekerja, [[Persetubuhan|berhubungan seksual]], ber[[puasa]] makan atau [[minum]], dan [[buang air besar]]. Dia menemukan bahwa bagian terbesar makanan yang dimakannya hilang dari tubuh melalui ''perspiratio insensibilis'' (mungkin dapat diterjemahkan sebagai "[[keringatan yang tidak tampak]]").<ref>Garabed Eknoyan. [https://www.karger.com/Article/FullText/13455 Santorio Sanctorius (1561–1636) – Founding Father of Metabolic Balance Studies]. ''American Journal of Nephrology''. 1999. Vol. 19 (2). hlm. 226–233. doi:10.1159/000013455.</ref>


Pada studi awal, mekanisme proses metabolisme tidak dapat diidentifikasi dan dipercaya bahwa [[Vitalisme|energi vital]] menggerakkan kehidupan. Pada abad ke-19, [[Louis Pasteur]] mengambil kesimpulan bahwa [[fermentasi]] mengkatalisis senyawa di dalam sel [[khamir]] yang dia sebut "fermen" ketika dia mempelajari proses fermentasi gula menjadi alkohol oleh khamir. Dia menulis bahwa "fermentasi alkohol merupakan suatu kondisi yang berkorelasi dengan kehidupan dan pengaturan oleh sel khamir, bukan kematian atau pembusukan sel tersebut". Penemuan ini selaras dengan publikasi [[Friedrich Wöhler]] pada tahun 1828 dalam karya tulisnya tentang sintesis kimiawi [[urea]], yang dikenal sebagai senyawa organik pertama yang dipersiapkan dari prekursor anorganik lengkap. Penelitian ini membuktikan bahwa senyawa organik dan reaksi kimia yang ditemukan di dalam sel tidak berbeda secara prinsip dengan reaksi kimiawi yang berlangsung di tempat lain.
Pada studi awal, mekanisme proses metabolisme tidak dapat diidentifikasi dan dipercaya bahwa [[Vitalisme|energi vital]] menggerakkan kehidupan.<ref>William HA. [https://archive.org/details/historyofscience04willuoft/page/n7/mode/2up Modern Development of the Chemical and Biological Sciences]. Harper and Brothers. 1904. Vol. IV. hlm. 184-185.</ref> Pada abad ke-19, [[Louis Pasteur]] mengambil kesimpulan bahwa [[fermentasi]] mengkatalisis senyawa di dalam sel [[khamir]] yang dia sebut "fermen" ketika dia mempelajari proses fermentasi gula menjadi alkohol oleh khamir. Dia menulis bahwa "fermentasi alkohol merupakan suatu kondisi yang berkorelasi dengan kehidupan dan pengaturan oleh sel khamir, bukan kematian atau pembusukan sel tersebut".<ref>Keith L. Manchester. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779900890149 Louis Pasteur (1822–1895) — chance and the prepared mind]. ''Trends in Biotechnology''. Desemer 1995. Vol. 13 (12). hlm. 511–515. doi:10.1016/S0167-7799(00)89014-9.</ref> Penemuan ini selaras dengan publikasi [[Friedrich Wöhler]] pada tahun 1828 dalam karya tulisnya tentang sintesis kimiawi [[urea]], yang dikenal sebagai senyawa organik pertama yang dipersiapkan dari prekursor anorganik lengkap. Penelitian ini membuktikan bahwa senyawa organik dan reaksi kimia yang ditemukan di dalam sel tidak berbeda secara prinsip dengan reaksi kimiawi yang berlangsung di tempat lain.<ref>E. Kinne-Saffran. [https://www.karger.com/Article/FullText/13463 Vitalism and Synthesis of Urea]. ''American Journal of Nephrology''. 1999. Vol. 19 (2). hlm. 290–294. doi:10.1159/000013463.</ref>


Penemuan enzim pada awal abad ke-20 oleh [[Eduard Buchner]] yang memisahkan studi reaksi kimiawi metabolisme dari studi sel biologis lain menjadi awal mula dari [[biokimia]]. Pengetahuan biokimia berkembang pesat selama awal abad ke-20. Salah satu ahli biokimia modern yang paling terkemuka ialah [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] yang memberikan kontibusi besar kepada studi metabolisme. Dia menemukan siklus urea dan kemudian bekerja sama dengan [[Hans Kornberg]] menemukan [[siklus asam sitrat]] dan [[siklus glioksilat]]. Penelitian biokimia modern telah berkembang dengan pesat setelah penemuan [[kromatografi]] pada tahun 1904, [[Kristalografi sinar-X|difraksi sinar-X]], [[Resonansi magnet inti|spektroskopi resonansi magnet inti]], [[pelabelan isotop]], [[mikroskop elektron]], dan [[Dinamika molekuler|simulasi dinamika molekular.]]
Penemuan enzim pada awal abad ke-20 oleh [[Eduard Buchner]] yang memisahkan studi reaksi kimiawi metabolisme dari studi sel biologis lain menjadi awal mula dari [[biokimia]].<ref>James A. Barnett. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/1097-0061%2820010315%2918%3A4%3C363%3A%3AAID-YEA677%3E3.0.CO%3B2-R A history of research on yeasts 3: Emil Fischer, Eduard Buchner and their contemporaries, 1880–1900]. ''Yeast''. 2001. Vol. 18 (4). hlm. 363–388. doi:10.1002/1097-0061(20010315)18:43.0.CO;2-R.</ref> Pengetahuan biokimia berkembang pesat selama awal abad ke-20. Salah satu ahli biokimia modern yang paling terkemuka ialah [[Hans Adolf Krebs|Hans Krebs]] yang memberikan kontibusi besar kepada studi metabolisme. Dia menemukan siklus urea dan kemudian bekerja sama dengan [[Hans Kornberg]] menemukan [[siklus asam sitrat]] dan [[siklus glioksilat]].<ref>Chawla R. [https://books.google.co.id/books?id=nfbsDwAAQBAJ&pg=PA4&lpg=PA4&dq=One+of+the+most+prolific+of+these+modern+biochemists+was+Hans+Krebs+who+made+huge+contributions+to+the+study+of+metabolism&source=bl&ots=aDKWmN-Lkd&sig=ACfU3U3yMRrdBTbUasVGpPbWCpVr_8_Fxw&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwiGwPCG7-_qAhWaV30KHfX4Cc0Q6AEwAHoECAoQAQ#v=onepage&q=One%20of%20the%20most%20prolific%20of%20these%20modern%20biochemists%20was%20Hans%20Krebs%20who%20made%20huge%20contributions%20to%20the%20study%20of%20metabolism&f=false Textbook of Medical Biochemistry]. Wolters Kluwer India. 2017. hlm. 4. ISBN 9789351298250.</ref> Penelitian biokimia modern telah berkembang dengan pesat setelah penemuan [[kromatografi]] pada tahun 1904,<ref>David Stone. [https://sites.chem.utoronto.ca/chemistry/coursenotes/analsci/chrom/index.html Chromatography Resources Technique, Theory, and Instrumentation]. ''Analytical Science Resources Instrumentation, Theory, Tutorials, and Virtual Tours''. 4 Juli 2020.</ref> [[Kristalografi sinar-X|difraksi sinar-X]], [[Resonansi magnet inti|spektroskopi resonansi magnet inti]], [[pelabelan isotop]], [[mikroskop elektron]], dan [[Dinamika molekuler|simulasi dinamika molekular.]]


== Senyawa biokimia kunci ==
== Senyawa biokimia kunci ==
Sebagian besar struktur yang menyusun hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme tersusun atas empat gugus molekul dasar: asam amino, karbohidrat, asam nukleat, dan [[lipid]]. Karena keempatnya sangat vital bagi kehidupan, reaksi metabolik bertujuan untuk membentuk molekul-molekul tersebut selama proses penyusunan [[sel]] dan jaringan, atau menguraikan dan menggunakan mereka untuk mendapatkan energi melalui proses pencernaan. Senyawa-senyawa biokimia ini dapat digabungkan untuk membentuk [[polimer]] seperti [[Asam deoksiribonukleat|DNA]] dan protein yang merupakan [[makromolekul]] esensial bagi kehidupan.
Sebagian besar struktur yang menyusun hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme tersusun atas empat gugus molekul dasar: asam amino, karbohidrat, asam nukleat, dan [[lipid]]. Karena keempatnya sangat vital bagi kehidupan, reaksi metabolik bertujuan untuk membentuk molekul-molekul tersebut selama proses penyusunan [[sel]] dan jaringan, atau menguraikan dan menggunakan mereka untuk mendapatkan energi melalui proses pencernaan. Senyawa-senyawa biokimia ini dapat digabungkan untuk membentuk [[polimer]] seperti [[Asam deoksiribonukleat|DNA]] dan protein yang merupakan [[makromolekul]] esensial bagi kehidupan.<ref>Geoffrey M. Cooper. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/ The Molecular Composition of Cells]. ''The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition''. 2000.</ref>
 
{| class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"
!Jenis molekul
!Nama monomer
!Nama polimer
!Contoh bentuk polimer
|- style="text-align:center;"
|Asam amino
|Asam amino
|Protein (tersusun atas [[polipeptida]])
|[[Protein serat]] dan [[protein globular]]
|- style="text-align:center;"
|Karbohidrat
|[[Monosakarida]]
|[[Polisakarida]]
|[[Amilum]], [[glikogen]], dan [[selulosa]]
|- style="text-align:center;"
|Asam nukleat
|[[Nukleotida]]
|[[Polinukleotida]]
|DNA dan [[RNA (molekul)|RNA]]
|}


=== Asam amino dan protein ===
=== Asam amino dan protein ===
Protein terdiri dari rangkaian asam amino yang disusun menjadi sebuah rantai yang disatukan oleh [[ikatan peptida]]. Sebagian besar protein berfungsi sebagai enzim yang dapat [[Katalisis|mengkatalisis]] reaksi kimia pada proses metabolisme. Protein-protein lainnya memiliki fungsi struktural atau mekanik seperti sebagai penyusun [[sitoskeleton]], suatu sistem [[perancah]] yang berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel. Beberapa fungsi protein yang lain di antaranya memproduksi cahaya pada kunang-kunang, membantu transpor oksigen dalam darah, serta menjadi komponen penyusun [[keratin]]. Asam amino berkontribusi dalam proses metabolisme energi seluler sebagai penyedia sumber karbon untuk memulai siklus asam sitrat, terutama ketika sumber energi utama seperti [[glukosa]] menipis atau ketika sel mengalami represi katabolit kembali, misalnya akibat stres metabolik.
Protein terdiri dari rangkaian asam amino yang disusun menjadi sebuah rantai yang disatukan oleh [[ikatan peptida]]. Sebagian besar protein berfungsi sebagai enzim yang dapat [[Katalisis|mengkatalisis]] reaksi kimia pada proses metabolisme. Protein-protein lainnya memiliki fungsi struktural atau mekanik seperti sebagai penyusun [[sitoskeleton]], suatu sistem [[perancah]] yang berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel.<ref>Katharine A. Michie. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 Dynamic Filaments of the Bacterial Cytoskeleton]. ''Annual Review of Biochemistry''. 2006-06. Vol. 75 (1). hlm. 467–492. doi:10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452.</ref> Beberapa fungsi protein yang lain di antaranya memproduksi cahaya pada kunang-kunang, membantu transpor oksigen dalam darah, serta menjadi komponen penyusun [[keratin]]. Asam amino berkontribusi dalam proses metabolisme energi seluler sebagai penyedia sumber karbon untuk memulai siklus asam sitrat, terutama ketika sumber energi utama seperti [[glukosa]] menipis atau ketika sel mengalami represi katabolit kembali, misalnya akibat stres metabolik.<ref>John S. Hothersall. [https://www.hindawi.com/journals/jaa/2013/461901/ Metabolic Fate of the Increased Yeast Amino Acid Uptake Subsequent to Catabolite Derepression]. ''Journal of Amino Acids''. 2013-02-04. doi:10.1155/2013/461901.</ref>


=== Lipid ===
=== Lipid ===
 
Lipid adalah gugus senyawa biokimia yang paling beragam. Fungsi struktural utamanya adalah sebagai bagian dari [[membran biologis]], baik sebagai membran internal (misalnya membran pada [[retikulum endoplasma]]), membran eksternal (seperti [[membran sel]]), atau sebagai sumber energi dan tempat penyimpanan energi. Lipid didefinisikan sebagai molekul biologis yang bersifat [[hidrofobik]] atau [[amfifilik]], tetapi dapat terlarut pada [[Pelarut|pelarut lipid]], seperti [[eter]], [[benzena]], [[aseton]], atau [[kloroform]].<ref>Attwood T K, Campbell P N, Parish J H, Smith A D, Stirling J L, Vella F. [https://www.worldcat.org/oclc/65467611 Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology]. Oxford University Press. 2006. hlm. 388. ISBN 978-0-19-852917-0.</ref> Lipid adalah gugus besar senyawa yang mengandung [[asam lemak]] dan [[gliserol]]; gliserol yang melekat pada asam lemak [[Ester (kimia)|ester]] dikenal dengan nama [[Trigliserida|triasilgliserida]]<ref>[https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iupac/lipid/lip1n2.html#p11 Lipid nomenclature Lip-1 & Lip-2]. ''www.qmul.ac.uk''.</ref> Selain itu, terdapat banyak variasi bentuk lipid yang lain, misalnya [[sfingosina]] yang merupakan rantai utama [[sfingomielin]] dan gugus [[hidrofilik]] seperti [[Ortofosfat|fosfat]] yang ada pada [[fosfolipid]]. [[Steroid]] merupakan salah satu kelompok utama dari lipid.<ref>Berg JM, Tymoczko, JL, Gatto GJ Jr , Stryer L. [https://www.worldcat.org/oclc/913469736 Biochemistry]. W. H. Freeman. 8 April 2015. hlm. 362. ISBN 978-1-4641-2610-9.</ref>
Lipid adalah gugus senyawa biokimia yang paling beragam. Fungsi struktural utamanya adalah sebagai bagian dari [[membran biologis]], baik sebagai membran internal (misalnya membran pada [[retikulum endoplasma]]), membran eksternal (seperti [[membran sel]]), atau sebagai sumber energi dan tempat penyimpanan energi. Lipid didefinisikan sebagai molekul biologis yang bersifat [[hidrofobik]] atau [[amfifilik]], tetapi dapat terlarut pada [[Pelarut|pelarut lipid]], seperti [[eter]], [[benzena]], [[aseton]], atau [[kloroform]]. Lipid adalah gugus besar senyawa yang mengandung [[asam lemak]] dan [[gliserol]]; gliserol yang melekat pada asam lemak [[Ester (kimia)|ester]] dikenal dengan nama [[Trigliserida|triasilgliserida]] Selain itu, terdapat banyak variasi bentuk lipid yang lain, misalnya [[sfingosina]] yang merupakan rantai utama [[sfingomielin]] dan gugus [[hidrofilik]] seperti [[Ortofosfat|fosfat]] yang ada pada [[fosfolipid]]. [[Steroid]] merupakan salah satu kelompok utama dari lipid.


===Karbohidrat ===
===Karbohidrat ===
 
Karbohidrat adalah senyawa [[Alkanal|aldehida]] dan [[keton]] dengan banyak gugus [[hidroksil]] yang menempel dalam bentuk rantai lurus atau cincin. Karbohidrat adalah molekul biologis paling berlimpah dan memiliki banyak fungsi, seperti tempat penyimpanan atau transpor energi (amilum dan [[glikogen]]) dan juga merupakan komponen penyusun dari suatu senyawa pada organisme ([[selulosa]] pada tumbuhan dan [[kitin]] pada hewan). Unit paling sederhana dari karbohidrat dikenal dengan nama [[monosakarida]]. Terdapat tiga jenis monosakarida, yaitu [[galaktosa]], [[fruktosa]] dan senyawa yang paling penting bagi organisme, yaitu [[glukosa]]. Monosakarida akan saling terikat dengan monosakarida lain dan membentuk [[polisakarida]] dalam pelbagai bentuk yang tak terhitung jumlahnya.<ref>Rahul Raman. [https://www.nature.com/articles/nmeth807 Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans]. ''Nature Methods''. 21 Oktober 2005. Vol. 2 (11). hlm. 817–824. doi:10.1038/nmeth807.</ref>
Karbohidrat adalah senyawa [[Alkanal|aldehida]] dan [[keton]] dengan banyak gugus [[hidroksil]] yang menempel dalam bentuk rantai lurus atau cincin. Karbohidrat adalah molekul biologis paling berlimpah dan memiliki banyak fungsi, seperti tempat penyimpanan atau transpor energi (amilum dan [[glikogen]]) dan juga merupakan komponen penyusun dari suatu senyawa pada organisme ([[selulosa]] pada tumbuhan dan [[kitin]] pada hewan). Unit paling sederhana dari karbohidrat dikenal dengan nama [[monosakarida]]. Terdapat tiga jenis monosakarida, yaitu [[galaktosa]], [[fruktosa]] dan senyawa yang paling penting bagi organisme, yaitu [[glukosa]]. Monosakarida akan saling terikat dengan monosakarida lain dan membentuk [[polisakarida]] dalam pelbagai bentuk yang tak terhitung jumlahnya.


=== Nukleotida===
=== Nukleotida===
Dua jenis asam nukleat, yaitu DNA dan RNA merupakan polimer dari nukleotida. Tiap nukleotida disusun atas fosfat yang menempel pada gugus gula [[ribosa]] atau [[deoksiribosa]] yang menempel pada [[Basa nukleotida|basa nitrogen]]. Asam nukleat memiliki fungsi penting sebagai media penyimpanan dan penggunaan informasi genetik yang akan dinterpretasi melalui proses [[Transkripsi (genetik)|transkripsi]] dan [[Translasi (genetik)|translasi]] dalam proses [[Sintesis protein|biosintesis protein]]. Informasi genetik yang terkandung di dalam asam nukleat dilindungi oleh mekanisme [[perbaikan DNA]] dan diperbanyak pada proses [[replikasi DNA]]. Banyak [[virus]] memiliki [[Virus RNA|genom RNA]], seperti [[HIV]], yang menggunakan proses [[Transkriptase balik|transkripsi balik]] untuk membuat templat DNA dari genom virus RNA-nya. Molekul RNA yang berada di dalam [[ribozim]], seperti [[spliseosom]] atau ribosom, bekerja mirip dengan enzim yang mampu mengkatalisis reaksi kimia. [[Nukleosida]] adalah penyusun nukleotida yang merupakan [[basa nukleotida]] yang menempel pada gula ribosa. Basa nukleotida memiliki bentuk cincin [[Senyawa heterosiklik|heterosiklik]] yang mengandung nitrogen yang diklasifisikasikan menjadi dua macam, yaitu [[purina]] atau [[pirimidina]]. Nukleotida juga dapat berfungsi sebagai [[Kofaktor (biokimia)|koenzim]] pada reaksi transfer gugus metabolis.
Dua jenis asam nukleat, yaitu DNA dan RNA merupakan polimer dari nukleotida. Tiap nukleotida disusun atas fosfat yang menempel pada gugus gula [[ribosa]] atau [[deoksiribosa]] yang menempel pada [[Basa nukleotida|basa nitrogen]]. Asam nukleat memiliki fungsi penting sebagai media penyimpanan dan penggunaan informasi genetik yang akan dinterpretasi melalui proses [[Transkripsi (genetik)|transkripsi]] dan [[Translasi (genetik)|translasi]] dalam proses [[Sintesis protein|biosintesis protein]]. Informasi genetik yang terkandung di dalam asam nukleat dilindungi oleh mekanisme [[perbaikan DNA]] dan diperbanyak pada proses [[replikasi DNA]]. Banyak [[virus]] memiliki [[Virus RNA|genom RNA]], seperti [[HIV]], yang menggunakan proses [[Transkriptase balik|transkripsi balik]] untuk membuat templat DNA dari genom virus RNA-nya.<ref>Saleta Sierra. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1386653205002374 Basics of the virology of HIV-1 and its replication]. ''Journal of Clinical Virology''. 2005-12-01. Vol. 34 (4). hlm. 233–244. doi:10.1016/j.jcv.2005.09.004.</ref> Molekul RNA yang berada di dalam [[ribozim]], seperti [[spliseosom]] atau ribosom, bekerja mirip dengan enzim yang mampu mengkatalisis reaksi kimia. [[Nukleosida]] adalah penyusun nukleotida yang merupakan [[basa nukleotida]] yang menempel pada gula ribosa. Basa nukleotida memiliki bentuk cincin [[Senyawa heterosiklik|heterosiklik]] yang mengandung nitrogen yang diklasifisikasikan menjadi dua macam, yaitu [[purina]] atau [[pirimidina]]. Nukleotida juga dapat berfungsi sebagai [[Kofaktor (biokimia)|koenzim]] pada reaksi transfer gugus metabolis.<ref>[https://archive.org/details/sim_annual-review-of-biochemistry_1978_47/page/1031 Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions]. ''Annu Rev Biochem''. 1978. Vol. 47. hlm. 1031–78. doi:10.1146/annurev.bi.47.070178.005123.</ref>


===Koenzim===
===Koenzim===
Metabolisme melibatkan banyak reaksi kimia, tetapi sebagian besar reaksi tersebut dikategorikan ke dalam jenis reaksi sederhana yang melibatkan perpindahan [[gugus fungsional]] suatu atom serta ikatannya di dalam suatu molekul. Kimia sederhana ini memungkinkan pengunaaan kelompok senyawa intermediat untuk membawa gugus senyawa [[kimia]] ini berpindah di antara reaksi-reaksi yang berbeda. Kelompok senyawa intermediat yang berfungsi untuk memindahkan gugus tersebut dikenal dengan nama koenzim. Tiap kelompok reaksi dikendalikan oleh suatu koenzim tertentu, yang menjadi [[Substrat (kimia)|substrat]] untuk kelompok enzim yang memproduksinya sekaligus enzim yang memakainya. Koenzim ini terus-menerus dibuat, dipakai, dan didaur ulang.
Metabolisme melibatkan banyak reaksi kimia, tetapi sebagian besar reaksi tersebut dikategorikan ke dalam jenis reaksi sederhana yang melibatkan perpindahan [[gugus fungsional]] suatu atom serta ikatannya di dalam suatu molekul.<ref>Peter Mitchell. [https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x Compartmentation and Communication in Living Systems. Ligand Conduction: a General Catalytic Principle in Chemical, Osmotic and Chemiosmotic Reaction Systems]. ''European Journal of Biochemistry''. Maret 1979. Vol. 95 (1). hlm. 1–20. doi:10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x.</ref> Kimia sederhana ini memungkinkan pengunaaan kelompok senyawa intermediat untuk membawa gugus senyawa [[kimia]] ini berpindah di antara reaksi-reaksi yang berbeda.<ref>Mary J. Wimmer. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.47.070178.005123 Mechanisms of Enzyme-Catalyzed Group Transfer Reactions]. ''Annual Review of Biochemistry''. 1 Juni 1978. Vol. 47 (1). hlm. 1031–1078. doi:10.1146/annurev.bi.47.070178.005123.</ref> Kelompok senyawa intermediat yang berfungsi untuk memindahkan gugus tersebut dikenal dengan nama koenzim. Tiap kelompok reaksi dikendalikan oleh suatu koenzim tertentu, yang menjadi [[Substrat (kimia)|substrat]] untuk kelompok enzim yang memproduksinya sekaligus enzim yang memakainya. Koenzim ini terus-menerus dibuat, dipakai, dan didaur ulang.<ref>''Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series''. ''EMBO Rep''. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.</ref>


Salah satu koenzim utama yang ada di dalam tubuh ialah ATP ([[adenosina trifosfat]]) yang merupakan sumber energi universal di dalam sel. Jenis nukleotida ini digunakan untuk memindahkan energi kimiawi di antara reaksi-reaksi kimia yang berbeda. Hanya ada sedikit ATP di dalam tubuh, tetapi ATP terus-menerus diregenerasi sehingga tubuh manusia dapat menggunakan ATP dengan jumlah yang setara dengan berat badan tubuhnya. ATP bertindak sebagai jembatan penghubung katabolisme dan anabolisme. Katabolisme menguraikan molekul dan katabolisme menyatukannya kembali. Reaksi katabolisme menghasilkan ATP dan reaksi anabolis memakainya. ATP juga berfungsi sebagai pembawa gugus fosfat dalam reaksi [[Fosforilasi oksidatif|fosforilasi]].
Salah satu koenzim utama yang ada di dalam tubuh ialah ATP ([[adenosina trifosfat]]) yang merupakan sumber energi universal di dalam sel. Jenis nukleotida ini digunakan untuk memindahkan energi kimiawi di antara reaksi-reaksi kimia yang berbeda. Hanya ada sedikit ATP di dalam tubuh, tetapi ATP terus-menerus diregenerasi sehingga tubuh manusia dapat menggunakan ATP dengan jumlah yang setara dengan berat badan tubuhnya.<ref>''Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series''. ''EMBO Rep''. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.</ref><ref>Peter Dimroth. [https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/sj.embor.7400646 Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases]. ''EMBO reports''. 1 Maret 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–282. doi:10.1038/sj.embor.7400646.</ref> ATP bertindak sebagai jembatan penghubung katabolisme dan anabolisme. Katabolisme menguraikan molekul dan katabolisme menyatukannya kembali. Reaksi katabolisme menghasilkan ATP dan reaksi anabolis memakainya. ATP juga berfungsi sebagai pembawa gugus fosfat dalam reaksi [[Fosforilasi oksidatif|fosforilasi]].<ref>Massimo Bonora. [http://link.springer.com/10.1007/s11302-012-9305-8 ATP synthesis and storage]. ''Purinergic Signalling''. 12 September 2012. Vol. 8 (3). hlm. 343–357. doi:10.1007/s11302-012-9305-8.</ref>


[[Vitamin]] merupakan senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan tidak dapat diproduksi oleh sel di dalam tubuh manusia. Pada [[Nutrisi|nutris]]<nowiki/>i manusia, vitamin berfungsi sebagai koenzim, setelah mengalami modifikasi. Misalnya, vitamin larut air akan mengalami fosforilasi dan berpasangan dengan nukleotida ketika dipakai oleh sel. [[Nikotinamida adenina dinukleotida]] (NAD<sup>+</sup>) adalah senyawa turunan vitamin B<sub>3</sub> ([[niasin]]) yang merupakan koenzim penting yang bertindak sebagai reseptor molekul hidrogen. Ratusan jenis enzim [[dehidrogenase]] melepas elektron dari substrat dan [[Redoks|mereduksi]] NAD<sup>+</sup> menjadi NADH. Koenzim yang telah direduksi ini kemudian menjadi substrat bagi enzim reduktase di dalam sel untuk mereduksi substrat. [[Nikotinamida adenina dinukleotida]] eksis dalam bentuk yang saling berhubungan di dalam sel, yaitu NADH dan NADPH. Bentuk NAD<sup>+</sup>/NADH lebih penting pada reaksi katabolis, sedangkan NADP<sup>+</sup>/NADPH dipakai pada reaksi anabolik.
[[Vitamin]] merupakan senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan tidak dapat diproduksi oleh sel di dalam tubuh manusia. Pada [[Nutrisi|nutris]]<nowiki/>i manusia, vitamin berfungsi sebagai koenzim, setelah mengalami modifikasi. Misalnya, vitamin larut air akan mengalami fosforilasi dan berpasangan dengan nukleotida ketika dipakai oleh sel.<ref>Jeremy M. Berg. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22549/ Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes]. ''Biochemistry. 5th edition''. 2002.</ref> [[Nikotinamida adenina dinukleotida]] (NAD<sup>+</sup>) adalah senyawa turunan vitamin B<sub>3</sub> ([[niasin]]) yang merupakan koenzim penting yang bertindak sebagai reseptor molekul hidrogen. Ratusan jenis enzim [[dehidrogenase]] melepas elektron dari substrat dan [[Redoks|mereduksi]] NAD<sup>+</sup> menjadi NADH. Koenzim yang telah direduksi ini kemudian menjadi substrat bagi enzim reduktase di dalam sel untuk mereduksi substrat.<ref>Nadine Pollak. [https://portlandpress.com/biochemj/article/402/2/205/41836/The-power-to-reduce-pyridine-nucleotides-small The power to reduce: pyridine nucleotides – small molecules with a multitude of functions]. ''Biochemical Journal''. 1 Maret 2007. Vol. 402 (2). hlm. 205–218. doi:10.1042/BJ20061638.</ref> [[Nikotinamida adenina dinukleotida]] eksis dalam bentuk yang saling berhubungan di dalam sel, yaitu NADH dan NADPH. Bentuk NAD<sup>+</sup>/NADH lebih penting pada reaksi katabolis, sedangkan NADP<sup>+</sup>/NADPH dipakai pada reaksi anabolik.<ref>Yildiz Fatih. [https://www.worldcat.org/oclc/607553259 Advances in food biochemistry]. CRC Press. 2009. hlm. 228. ISBN 978-1-4200-0769-5.</ref>


===Mineral dan kofaktor===
===Mineral dan kofaktor===
Senyawa anorganik memiliki peran penting pada proses metabolisme. Beberapa senyawa berada dalam jumlah yang berlimpah ([[natrium]] dan [[kalium]]), sedangkan senyawa yang lain hanya berfungsi dalam konsentrasi yang kecil di dalam tubuh. Sekitar 99% berat badan pada manusia terdiri dari [[karbon]], [[nitrogen]], [[kalsium]], natrium, kalium, [[klorin]], [[hidrogen]], [[oksigen]], dan [[fosfor]]. [[Senyawa organik]] penyusun tubuh, seperti lipid, protein, dan karbohidrat mengandung sebagian besar karbon dan nitrogen sebagai salah satu penyusunnya. Sebagian besar molekul oksigen dan hidrogen berada dalam bentuk air di dalam tubuh.
Senyawa anorganik memiliki peran penting pada proses metabolisme. Beberapa senyawa berada dalam jumlah yang berlimpah ([[natrium]] dan [[kalium]]), sedangkan senyawa yang lain hanya berfungsi dalam konsentrasi yang kecil di dalam tubuh. Sekitar 99% berat badan pada manusia terdiri dari [[karbon]], [[nitrogen]], [[kalsium]], natrium, kalium, [[klorin]], [[hidrogen]], [[oksigen]], dan [[fosfor]]. [[Senyawa organik]] penyusun tubuh, seperti lipid, protein, dan karbohidrat mengandung sebagian besar karbon dan nitrogen sebagai salah satu penyusunnya. Sebagian besar molekul oksigen dan hidrogen berada dalam bentuk air di dalam tubuh.<ref>S. B. Heymsfield. [https://www.physiology.org/doi/10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190 Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models]. ''American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism''. 1991-08-01. Vol. 261 (2). hlm. E190–E198. doi:10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190.</ref>


Senyawa anorganik berfungsi sebagai [[elektrolit]] di dalam tubuh. Elektrolit penting dalam tubuh terdiri atas enam elektrolit, yaitu [[iodin]], [[kalium]], [[klorida]], [[bikarbonat]], [[Ortofosfat|fosfat]], dan [[kalsium]]. [[Potensial membran|Gradien konsentrasi ion]] yang stabil pada [[membran sel]] diperlukan untuk mempertahankan [[tekanan osmotik]] dan [[pH]]. Ion memiliki fungsi penting pada [[otot]] dan [[saraf]] sebagai [[potensial aksi]] di dalam jaringan yang dihasilkan oleh pertukaran ion antara [[Cairan ekstraseluler|cairan ektraseluler]] dan cairan di dalam sel, yaitu [[sitosol]]. Elektrolit keluar masuk melalui protein di dalam membran sel yang disebut [[saluran ion]]. Contohnya, yaitu pada proses [[kontraksi otot]] yang ditentukan oleh perpindahan kalsium, iodin, dan kalium melalui saluran ion di dalam membran sel dan [[tubulus T]]
Senyawa anorganik berfungsi sebagai [[elektrolit]] di dalam tubuh. Elektrolit penting dalam tubuh terdiri atas enam elektrolit, yaitu [[iodin]], [[kalium]], [[klorida]], [[bikarbonat]], [[Ortofosfat|fosfat]], dan [[kalsium]]. [[Potensial membran|Gradien konsentrasi ion]] yang stabil pada [[membran sel]] diperlukan untuk mempertahankan [[tekanan osmotik]] dan [[pH]].<ref>[https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-3-electrolyte-balance/ ELECTROLYTE BALANCE]. ''opentextbc''.</ref> Ion memiliki fungsi penting pada [[otot]] dan [[saraf]] sebagai [[potensial aksi]] di dalam jaringan yang dihasilkan oleh pertukaran ion antara [[Cairan ekstraseluler|cairan ektraseluler]] dan cairan di dalam sel, yaitu [[sitosol]].<ref>Harvey Lodish. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21668/ The Action Potential and Conduction of Electric Impulses]. ''Molecular Cell Biology. 4th edition''. 2000.</ref> Elektrolit keluar masuk melalui protein di dalam membran sel yang disebut [[saluran ion]]. Contohnya, yaitu pada proses [[kontraksi otot]] yang ditentukan oleh perpindahan kalsium, iodin, dan kalium melalui saluran ion di dalam membran sel dan [[tubulus T]]<ref>A. F. Dulhunty. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x EXCITATION–CONTRACTION COUPLING FROM THE 1950s INTO THE NEW MILLENNIUM]. ''Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology''. 2006. Vol. 33 (9). hlm. 763–772. doi:10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x.</ref>


[[Logam transisi]] biasanya terdapat dalam bentuk [[unsur kelumit]] di dalam organisme. [[Seng]] dan [[besi]] adalah unsur paling berlimpah dari kategori tersebut. Logam-logam ini berfungsi sebagai kofaktor pada beberapa jenis protein yang bersifat esensial untuk aktivitas enzim [[Enzim katalase|katalase]] dan protein pembawa protein, yaitu hemoglobin. Kofaktor logam terikat dengan situs spesifik di dalam protein, meskipun akan berubah seiring proses katalisis. Zat ini akan kembali menjadi bentuk semula pada akhir reaksi katalisis. Mikronutrien logam masuk ke dalam organisme dengan menggunakan transporter spesifik dan terikat dengan protein penyimpanan, seperti [[feritin]] dan [[metalotionein]] ketika tidak digunakan.
[[Logam transisi]] biasanya terdapat dalam bentuk [[unsur kelumit]] di dalam organisme. [[Seng]] dan [[besi]] adalah unsur paling berlimpah dari kategori tersebut. Logam-logam ini berfungsi sebagai kofaktor pada beberapa jenis protein yang bersifat esensial untuk aktivitas enzim [[Enzim katalase|katalase]] dan protein pembawa protein, yaitu hemoglobin. Kofaktor logam terikat dengan situs spesifik di dalam protein, meskipun akan berubah seiring proses katalisis. Zat ini akan kembali menjadi bentuk semula pada akhir reaksi katalisis. Mikronutrien logam masuk ke dalam organisme dengan menggunakan transporter spesifik dan terikat dengan protein penyimpanan, seperti [[feritin]] dan [[metalotionein]] ketika tidak digunakan.<ref>Robert J. Cousins. [http://www.jbc.org/lookup/doi/10.1074/jbc.R600011200 Mammalian Zinc Transport, Trafficking, and Signals]. ''Journal of Biological Chemistry''. 2006-08-25. Vol. 281 (34). hlm. 24085–24089. doi:10.1074/jbc.R600011200.</ref><ref>Louise L. Dunn. [https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0962892406003400 Iron uptake and metabolism in the new millennium]. ''Trends in Cell Biology''. 2007-02-01. Vol. 17 (2). hlm. 93–100. doi:10.1016/j.tcb.2006.12.003.</ref>


==Katabolisme==
==Katabolisme==
Katabolisme adalah serangkaian reaksi pada proses metabolisme yang menguraikan molekul-molekul besar. Reaksi-reaksi yang dimaksud ialah mengurai dan mengoksidasi molekul makanan. Tujuan dari reaksi katabolik adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik untuk rangka menyusun molekul. Keadaan alamiah suatu reaksi katabolis berbeda-beda tergantung organismenya. Organisme-organisme tersebut dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi dan karbon (pengelompokan [[Kelompok nutrisi primer|sumber nutrisi primer]]) yang dapat dilihat pada tabel dibawah. Molekul organik digunakan sebagai sumber energi oleh kelompok [[organotrof]], sedangkan [[litotrof]] menggunakan molekul anorganik sebagai substratnya. [[Fototrof]] menangkap sinar matahari sebagai [[Energi potensial|sumber energi kimiawi]]. Walaupun begitu, seluruh bentuk reaksi metabolisme yang berbeda bergantung pada reaksi [[redoks]] yang melibatkan transfer elektron dari donor molekul yang telah tereduksi, seperti [[Senyawa organik|molekul organik]], air, [[amonia]], [[hidrogen sulfida]] atau [[Fero|ion fero]] terhadap molekul aseptor, yaitu [[oksigen]], [[nitrat]], atau [[sulfat]].
Katabolisme adalah serangkaian reaksi pada proses metabolisme yang menguraikan molekul-molekul besar. Reaksi-reaksi yang dimaksud ialah mengurai dan mengoksidasi molekul makanan. Tujuan dari reaksi katabolik adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik untuk rangka menyusun molekul.<ref>Bruce Alberts. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/ How Cells Obtain Energy from Food]. ''Molecular Biology of the Cell. 4th edition''. 2002.</ref> Keadaan alamiah suatu reaksi katabolis berbeda-beda tergantung organismenya. Organisme-organisme tersebut dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi dan karbon (pengelompokan [[Kelompok nutrisi primer|sumber nutrisi primer]]) yang dapat dilihat pada tabel dibawah. Molekul organik digunakan sebagai sumber energi oleh kelompok [[organotrof]], sedangkan [[litotrof]] menggunakan molekul anorganik sebagai substratnya. [[Fototrof]] menangkap sinar matahari sebagai [[Energi potensial|sumber energi kimiawi]].<ref>Ja Raven. [http://www.int-res.com/abstracts/ame/v56/n2-3/p177-192/ Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments]. ''Aquatic Microbial Ecology''. 2009-09-03. Vol. 56. hlm. 177–192. doi:10.3354/ame01315.</ref> Walaupun begitu, seluruh bentuk reaksi metabolisme yang berbeda bergantung pada reaksi [[redoks]] yang melibatkan transfer elektron dari donor molekul yang telah tereduksi, seperti [[Senyawa organik|molekul organik]], air, [[amonia]], [[hidrogen sulfida]] atau [[Fero|ion fero]] terhadap molekul aseptor, yaitu [[oksigen]], [[nitrat]], atau [[sulfat]].<ref>[https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/electron-source Electron Source - an overview ScienceDirect Topics]. ''www.sciencedirect.com''.</ref>
 
'''Klasifikasi organisme berdasarkan metabolismenya'''


Pada umumnya, reaksi katabolis pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahap utama. Pertama, makromolekul seperti protein, [[polisakarida]], dan [[lipid]] dicerna menjadi komponen yang lebih kecil di luar sel. Selanjutnya, molekul-molekul kecil ini diambil oleh sel untuk dikonversi menjadi molekul yang lebih kecil lagi yang biasanya dalam bentuk [[Asetil-KoA|asetil koenzim A]] (Asetil-KoA) yang menghasilkan energi. Akhirnya, gugus asetil pada KoA dioksidasi oleh air dan karbondioksida melalui proses [[siklus asam sitrat]] dan [[rantai transpor elektron]] yang menghasilkan energi yang telah tersimpan dengan cara mereduksi [[nikotinamida adenina dinukleotida]] (NAD<sup>+</sup>) menjadi NADH.
'''Klasifikasi organisme berdasarkan metabolismenya'''<ref>Martinko, John M Madigan, Michael T. [https://www.worldcat.org/oclc/162303067 Brock Mikrobiologie]. Pearson Studium. 2006. hlm. 604,621. ISBN 3-8273-7187-2.</ref>
{| class="wikitable float-right" style="text-align:center; width:50%;"
| rowspan="2" style="background:#ff0;" |Sumber Energi
| style="background:#ff0;" |cahaya matahari
| style="background:#ff0;" |foto-
| colspan="2" rowspan="2" |&nbsp;
| rowspan="6" style="background:#7fc31c;" | -trof
|- style="background:#ff0;"
|molekul yang belum terbentuk
| style="background:#ff0;" |kemo-
|-
| rowspan="2" style="background:#ffb300;" |Donor elektron
| style="background:#ffb300;" |[[Senyawa organik]]
| rowspan="2" |&nbsp;
| style="background:#ffb300;" |organo-
| rowspan="2" |&nbsp;
|- style="background:#ffb300;"
|[[Senyawa anorganik]]
| style="background:#ffb300;" |lito-
|-
| rowspan="2" style="background:#fb805f;" |Carbon source
| style="background:#fb805f;" |Senyawa organik
| colspan="2" rowspan="2" |&nbsp;
| style="background:#fb805f;" |hetero-
|- style="background:#fb805f;"
|Senyawa anorganik
| style="background:#fb805f;" |auto-
|}
Pada umumnya, reaksi katabolis pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahap utama. Pertama, makromolekul seperti protein, [[polisakarida]], dan [[lipid]] dicerna menjadi komponen yang lebih kecil di luar sel. Selanjutnya, molekul-molekul kecil ini diambil oleh sel untuk dikonversi menjadi molekul yang lebih kecil lagi yang biasanya dalam bentuk [[Asetil-KoA|asetil koenzim A]] (Asetil-KoA) yang menghasilkan energi. Akhirnya, gugus asetil pada KoA dioksidasi oleh air dan karbondioksida melalui proses [[siklus asam sitrat]] dan [[rantai transpor elektron]] yang menghasilkan energi yang telah tersimpan dengan cara mereduksi [[nikotinamida adenina dinukleotida]] (NAD<sup>+</sup>) menjadi NADH.<ref>Bruce Alberts. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/ How Cells Obtain Energy from Food]. ''Molecular Biology of the Cell. 4th edition''. 2002.</ref>


=== Pencernaan ===
=== Pencernaan ===
Makromolekul, seperti pati, selulosa atau protein tidak dapat langung masuk ke dalam sel sehingga harus diurai menjadi ukuran lebih kecil untuk dapat digunakan dalam reaksi metabolisme di dalam sel. Beberapa kelompok enzim berbeda berfungsi mencerna polimer-polimer tersebut. [[Enzim pencernaan|Enzim-enzim pencernaan]] tersebut ialah [[protease]] yang mencerna protein menjadi asam amino , sekaligus kelompok enzim [[glikosida hidrolase]] yang mencerna polisakarida menjadi gula yang lebih sederhana, yaitu [[monosakarida]].<ref>Demirel, Yaşar,. [https://www.worldcat.org/oclc/945435943 Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling]. Springer. 2016. hlm. 431. ISBN 978-3-319-29650-0.</ref>


 
Mikroorganisme menghasilkan enzim pencernaan ke sekelilingnya,<ref>C. C. Häse. [https://mmbr.asm.org/content/57/4/823 Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases]. ''Microbiology and Molecular Biology Reviews''. 1993-12-01. Vol. 57 (4). hlm. 823–837. doi:10.1128/mmbr.57.4.823-837.1993.</ref><ref>R. Gupta. [https://doi.org/10.1007/s00253-004-1568-8 Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties]. ''Applied Microbiology and Biotechnology''. 2004-06-01. Vol. 64 (6). hlm. 763–781. doi:10.1007/s00253-004-1568-8.</ref> sedangkan hewan menghasilkan enzim dari sel spesifik di dalam usus, termasuk di antaranya [[lambung]] dan [[pankreas]] serta [[Kelenjar liur|kelenjar saliva]].<ref>Terence Hoyle. [http://www.magonlinelibrary.com/doi/10.12968/bjon.1997.6.22.1285 The digestive system: linking theory and practice]. ''British Journal of Nursing''. 1997-12-11. Vol. 6 (22). hlm. 1285–1291. doi:10.12968/bjon.1997.6.22.1285.</ref> Asam amino dikeluarkan oleh enzim ekstraseluler, lalu dipompa ke dalam sel oleh protein [[transpor aktif]].<ref>Wiley W. Souba. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1177/0148607192016006569 Review: How Amino Acids Get Into Cells: Mechanisms, Models, Menus, and Mediators]. ''Journal of Parenteral and Enteral Nutrition''. 1992-11-01. Vol. 16 (6). hlm. 569–578. doi:10.1177/0148607192016006569.</ref><ref>Michael P Barrett. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955067499800726 Structure and function of facultative sugar transporters]. ''Current Opinion in Cell Biology''. 1999-08-01. Vol. 11 (4). hlm. 496–502. doi:10.1016/S0955-0674(99)80072-6.</ref>
Makromolekul, seperti pati, selulosa atau protein tidak dapat langung masuk ke dalam sel sehingga harus diurai menjadi ukuran lebih kecil untuk dapat digunakan dalam reaksi metabolisme di dalam sel. Beberapa kelompok enzim berbeda berfungsi mencerna polimer-polimer tersebut. [[Enzim pencernaan|Enzim-enzim pencernaan]] tersebut ialah [[protease]] yang mencerna protein menjadi asam amino , sekaligus kelompok enzim [[glikosida hidrolase]] yang mencerna polisakarida menjadi gula yang lebih sederhana, yaitu [[monosakarida]].
 
Mikroorganisme menghasilkan enzim pencernaan ke sekelilingnya, sedangkan hewan menghasilkan enzim dari sel spesifik di dalam usus, termasuk di antaranya [[lambung]] dan [[pankreas]] serta [[Kelenjar liur|kelenjar saliva]]. Asam amino dikeluarkan oleh enzim ekstraseluler, lalu dipompa ke dalam sel oleh protein [[transpor aktif]].


===Katabolisme karbohidrat ===
===Katabolisme karbohidrat ===
==== Glikolisis ====
==== Glikolisis ====
[[Glikolisis]] adalah proses metabolisme yang mengubah glukosa menjadi piruvat, menghasilkan dua mol ATP, dua mol NADH, dan dua mol [[asam piruvat]] per mol glukosa. Glikolisis dimulai dengan pengambilan glukosa ekstraseluler dan pengolahan glukosa intraseluler berikutnya dalam sitosol untuk akhirnya menghasilkan piruvat bersama dengan berbagai produk lainnya yang akan dikonversi menjadi ATP sebagai sumber energi. Asam piruvat merupakan senyawa intermediat pada beberapa lintasan metabolis. Mayoritasnya dipakai dalam keadaan [[aerobik]] untuk dikonversi menjadi asetil-KoA dalam proses glikolisis yang selanjutkan dipakai dalam [[siklus asam sitrat]]. Meskipun sebagian besar ATP dihasilkan dari siklus asam sitrat tetapi NADH merupakan produk terpenting. NADH diproduksi melalui oksidasi asetil-Koa menggunakan bahan baku NAD<sup>+.</sup> Proses oksidasi ini mengeluarkan karbondioksida sebagai zat sisanya. Dalam kondisi anaerobik, piruvat direduksi menjadi [[Asam laktat|laktat]] oleh [[laktat dehidrogenase]]. Dengan adanya oksigen, [[mitokondria]] dapat sepenuhnya mengoksidasi piruvat dan NADH dari glikolisis, menghasilkan hingga 36&nbsp;mol ATP per mol glukosa menggunakan [[fosforilasi oksidatif]].
[[Glikolisis]] adalah proses metabolisme yang mengubah glukosa menjadi piruvat, menghasilkan dua mol ATP, dua mol NADH, dan dua mol [[asam piruvat]] per mol glukosa.<ref>[http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/601glycolysissum.html Glycolysis Summary]. ''chemistry.elmhurst.edu''.</ref> Glikolisis dimulai dengan pengambilan glukosa ekstraseluler dan pengolahan glukosa intraseluler berikutnya dalam sitosol untuk akhirnya menghasilkan piruvat bersama dengan berbagai produk lainnya yang akan dikonversi menjadi ATP sebagai sumber energi.<ref>Clara Bouché. [https://academic.oup.com/edrv/article/25/5/807/2355272 The Cellular Fate of Glucose and Its Relevance in Type 2 Diabetes]. ''Endocrine Reviews''. 2004-10-01. Vol. 25 (5). hlm. 807–830. doi:10.1210/er.2003-0026.</ref> Asam piruvat merupakan senyawa intermediat pada beberapa lintasan metabolis. Mayoritasnya dipakai dalam keadaan [[aerobik]] untuk dikonversi menjadi asetil-KoA dalam proses glikolisis yang selanjutkan dipakai dalam [[siklus asam sitrat]]. Meskipun sebagian besar ATP dihasilkan dari siklus asam sitrat tetapi NADH merupakan produk terpenting. NADH diproduksi melalui oksidasi asetil-Koa menggunakan bahan baku NAD<sup>+.</sup> Proses oksidasi ini mengeluarkan karbondioksida sebagai zat sisanya.<ref>Khalid O. Alfarouk. [https://www.oncoscience.us/lookup/doi/10.18632/oncoscience.109 Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question]. ''Oncoscience''. 2014-12-18. Vol. 1 (12). hlm. 777. doi:10.18632/oncoscience.109.</ref> Dalam kondisi anaerobik, piruvat direduksi menjadi [[Asam laktat|laktat]] oleh [[laktat dehidrogenase]]. Dengan adanya oksigen, [[mitokondria]] dapat sepenuhnya mengoksidasi piruvat dan NADH dari glikolisis, menghasilkan hingga 36&nbsp;mol ATP per mol glukosa menggunakan [[fosforilasi oksidatif]].<ref>Salway, J. G. [https://www.worldcat.org/oclc/53178315 Metabolism at a glance]. Blackwell Pub. 2004. hlm. 20-21. ISBN 1-4051-0716-2.</ref>


==== Lintasan pentosa fosfat ====
==== Lintasan pentosa fosfat ====
[[Lintasan pentosa fosfat]] atau lintasan fosfoglukonat adalah lintasan alternatif penguraian glukosa yang terjadi di sitosol dan menyediakan beberapa tujuan utama yang mendukung [[proliferasi]] dan kelangsungan hidup sel. Pertama, dan yang paling terkenal, lintasan pentosa fosfat memungkinkan pengalihan senyawa antara dari lintasan glikolitik menuju produksi prekursor nukleotida dan asam amino yang diperlukan untuk pertumbuhan dan proliferasi sel. Lintasan ini melibatkan cabang nonoksidatif dari lintasan pentosa fosfat. Fungsi kunci kedua dari lintasan pentosa fosfat yaitu menghasilkan reduksi ekuivalen NADPH, yang memiliki peran penting dalam pemeliharaan lingkungan redoks seluler yang menguntungkan dan juga diperlukan untuk sistem sintesis asam lemak. lintasan ini melibatkan cabang oksidatif dari cabang pentosa fosfat.
[[Lintasan pentosa fosfat]] atau lintasan fosfoglukonat adalah lintasan alternatif penguraian glukosa yang terjadi di sitosol dan menyediakan beberapa tujuan utama yang mendukung [[proliferasi]] dan kelangsungan hidup sel. Pertama, dan yang paling terkenal, lintasan pentosa fosfat memungkinkan pengalihan senyawa antara dari lintasan glikolitik menuju produksi prekursor nukleotida dan asam amino yang diperlukan untuk pertumbuhan dan proliferasi sel. Lintasan ini melibatkan cabang nonoksidatif dari lintasan pentosa fosfat. Fungsi kunci kedua dari lintasan pentosa fosfat yaitu menghasilkan reduksi ekuivalen NADPH, yang memiliki peran penting dalam pemeliharaan lingkungan redoks seluler yang menguntungkan dan juga diperlukan untuk sistem sintesis asam lemak. lintasan ini melibatkan cabang oksidatif dari cabang pentosa fosfat.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref>


==== Glikogenolisis ====
==== Glikogenolisis ====
[[Glikogen]] adalah bentuk penyimpanan polimer dari senyawa glukosa. [[Glikogenolisis]] yaitu proses pemecahan glikogen yang terjadi di sel otot dan sel hati dalam merespons hormon [[Adrenalin|epinefrin]] dan [[glukagon]]. Pada kondisi kelaparan atau bahaya, tubuh membutuhkan glukosa dalam jumlah yang tinggi. Kondisi ini menyebabkan sel [[Pankreas|alfa pankreas]] akan merilis glukagon, sementara itu [[kelenjar adrenal]] akan merilis epinefrin. Di dalam hati, glukagon dan epinefrin berikatan pada [[Reseptor terhubung-protein G|GPCR]] yang berbeda, tetapi keduanya berinteraksi dan mengaktifkan [[Subunit alfa Gs|subunit protein alfa Gs]] yang sama. Karena itu, kedua hormon menghasilkan respons metabolisme yang sama, yaitu aktivasi [[adenilat siklase]] dan peningkatan level [[Adenosina monofosfat siklik|cAMP]].
[[Glikogen]] adalah bentuk penyimpanan polimer dari senyawa glukosa. [[Glikogenolisis]] yaitu proses pemecahan glikogen yang terjadi di sel otot dan sel hati dalam merespons hormon [[Adrenalin|epinefrin]] dan [[glukagon]]. Pada kondisi kelaparan atau bahaya, tubuh membutuhkan glukosa dalam jumlah yang tinggi. Kondisi ini menyebabkan sel [[Pankreas|alfa pankreas]] akan merilis glukagon, sementara itu [[kelenjar adrenal]] akan merilis epinefrin. Di dalam hati, glukagon dan epinefrin berikatan pada [[Reseptor terhubung-protein G|GPCR]] yang berbeda, tetapi keduanya berinteraksi dan mengaktifkan [[Subunit alfa Gs|subunit protein alfa Gs]] yang sama. Karena itu, kedua hormon menghasilkan respons metabolisme yang sama, yaitu aktivasi [[adenilat siklase]] dan peningkatan level [[Adenosina monofosfat siklik|cAMP]].<ref>Harvey Lodish. [https://www.worldcat.org/oclc/949909675 Molecular cell biology]. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.</ref>


Glikogenolisis melibatkan proses pembuangan residu glukosa dari satu ujung polimer dengan reaksi [[fosforolisis]], yang dikatalisis oleh [[glikogen fosforilase]] (GP) untuk menghasilkan glukosa-1-fosfat. [[Glukosa-1-fosfat]] selanjutnya dikonversi menjadi [[glukosa-6-fosfat]]. Proses ini terjadi baik di sel otot maupun sel hati. Pada sel otot, glukosa-6-fosfat masuk ke dalam siklus glikolisis dan dimetabolisme mejadi ATP yang digunakan untuk [[kontraksi otot]]. Sedangkan di sel hati, glukosa-6-fosfat diubah menjadi glukosa. Kondisi ini disebabkan oleh enzim bernama [[fosfatase]] yang ada di sel hati. Enzim ini mampu menghidrolisis glukosa-6-fosfat menjadi glukosa sehingga di hati, penyimpanan glikogen diuraikan menjadi glukosa, lalu dengan cepat dikeluarkan ke darah, lalu disebar ke jaringan lain, seperti otot dan otak, untuk memberi makan sel-sel tersebut.
Glikogenolisis melibatkan proses pembuangan residu glukosa dari satu ujung polimer dengan reaksi [[fosforolisis]], yang dikatalisis oleh [[glikogen fosforilase]] (GP) untuk menghasilkan glukosa-1-fosfat. [[Glukosa-1-fosfat]] selanjutnya dikonversi menjadi [[glukosa-6-fosfat]]. Proses ini terjadi baik di sel otot maupun sel hati. Pada sel otot, glukosa-6-fosfat masuk ke dalam siklus glikolisis dan dimetabolisme mejadi ATP yang digunakan untuk [[kontraksi otot]]. Sedangkan di sel hati, glukosa-6-fosfat diubah menjadi glukosa. Kondisi ini disebabkan oleh enzim bernama [[fosfatase]] yang ada di sel hati. Enzim ini mampu menghidrolisis glukosa-6-fosfat menjadi glukosa sehingga di hati, penyimpanan glikogen diuraikan menjadi glukosa, lalu dengan cepat dikeluarkan ke darah, lalu disebar ke jaringan lain, seperti otot dan otak, untuk memberi makan sel-sel tersebut.<ref>Harvey Lodish. [https://www.worldcat.org/oclc/949909675 Molecular cell biology]. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.</ref>


[[Kinase protein A]] (PKA) aktif mendorong konversi glikogen menjadi glukosa-1-fosfat melalui dua cara yaitu menghambat sintesis glikogen dan menstimulasi degradasi glikogen. Untuk cara pertama, PKA memfosforilasi enzim penting dalam sintesis glikogen yaitu [[glikogen sintase]] (GS), di mana jika enzim ini difosforilasi (diberi fosfat) membuat enzim tidak aktif. Untuk cara kedua, PKA memfosforilasi enzim perantara penting, yaitu glikogen fosforilase kinase (GPK). Bedanya dengan enzim GS, fosforilasi justru membuat GPK aktif. GPK yang aktif ini kemudian memfosforilasi enzim berikutnya yaitu glikogen fosforilase (GP) pada residu serin14 yang selanjutnya memecah glikogen menjadi glukosa-1-fosfat.
[[Kinase protein A]] (PKA) aktif mendorong konversi glikogen menjadi glukosa-1-fosfat melalui dua cara yaitu menghambat sintesis glikogen dan menstimulasi degradasi glikogen. Untuk cara pertama, PKA memfosforilasi enzim penting dalam sintesis glikogen yaitu [[glikogen sintase]] (GS), di mana jika enzim ini difosforilasi (diberi fosfat) membuat enzim tidak aktif. Untuk cara kedua, PKA memfosforilasi enzim perantara penting, yaitu glikogen fosforilase kinase (GPK). Bedanya dengan enzim GS, fosforilasi justru membuat GPK aktif. GPK yang aktif ini kemudian memfosforilasi enzim berikutnya yaitu glikogen fosforilase (GP) pada residu serin14 yang selanjutnya memecah glikogen menjadi glukosa-1-fosfat.<ref>Harvey Lodish. [https://www.worldcat.org/oclc/949909675 Molecular cell biology]. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.</ref>


=== Katabolisme lipid ===
=== Katabolisme lipid ===
==== Oksidasi asam lemak ====
==== Oksidasi asam lemak ====
Lintasan oksidasi asam lemak memungkinkan konversi asam lemak yang ada di mitokondria menjadi banyak produk yang selanjutnya dapat digunakan sel untuk menghasilkan energi, termasuk asetil-KoA, NADH dan [[Flavin adenina dinukleotida|FADH]]2. Langkah awal oksidasi asam lemak adalah 'aktivasi' asam lemak dalam sitosol melalui reaksi yang diperantarai enzim dengan ATP untuk akhirnya menghasilkan asam lemak asil-KoA. Mekanisme oksidasi asam lemak selanjutnya tergantung pada panjang ekor [[Senyawa alifatik|alifatik]] dalam asam lemak.
Lintasan oksidasi asam lemak memungkinkan konversi asam lemak yang ada di mitokondria menjadi banyak produk yang selanjutnya dapat digunakan sel untuk menghasilkan energi, termasuk asetil-KoA, NADH dan [[Flavin adenina dinukleotida|FADH]]2. Langkah awal oksidasi asam lemak adalah 'aktivasi' asam lemak dalam sitosol melalui reaksi yang diperantarai enzim dengan ATP untuk akhirnya menghasilkan asam lemak asil-KoA. Mekanisme oksidasi asam lemak selanjutnya tergantung pada panjang ekor [[Senyawa alifatik|alifatik]] dalam asam lemak.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref>


Asam lemak rantai pendek, yang didefinisikan memiliki kurang dari enam karbon di ekor alifatik bisa berdifusi masuk ke mitokondria secara pasif. Pertama-tama, asam lemak rantai panjang dan sedang harus dalam kondisi terkonjugasi ke [[karnitina]] melalui [[karnitina palmitoiltransferase I]] (CPT1). Setelah ini, asam lemak rantai panjang terkonjugasi karnitina kemudian dipindahkan ke mitokondria di mana ia diubah kembali menjadi asam lemak asil-KoA melalui penghilangan karnitina oleh [[karnitina palmitoil transferase II]] (CPT2). Pada tahap ini, β-oksidasi asam lemak asil-CoA dimulai, menghasilkan sejumlah besar asetil-KoA, NADH dan FADH2 yang selanjutnya digunakan dalam siklus TCA dan rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP.
Asam lemak rantai pendek, yang didefinisikan memiliki kurang dari enam karbon di ekor alifatik bisa berdifusi masuk ke mitokondria secara pasif. Pertama-tama, asam lemak rantai panjang dan sedang harus dalam kondisi terkonjugasi ke [[karnitina]] melalui [[karnitina palmitoiltransferase I]] (CPT1). Setelah ini, asam lemak rantai panjang terkonjugasi karnitina kemudian dipindahkan ke mitokondria di mana ia diubah kembali menjadi asam lemak asil-KoA melalui penghilangan karnitina oleh [[karnitina palmitoil transferase II]] (CPT2). Pada tahap ini, β-oksidasi asam lemak asil-CoA dimulai, menghasilkan sejumlah besar asetil-KoA, NADH dan FADH2 yang selanjutnya digunakan dalam siklus TCA dan rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref>


CPT1 A bertindak sebagai langkah regulator utama dalam reaksi oksidasi asam lemak, karena membatasi laju yang dihambat oleh zat intermediat sintesis lipid [[malonil-KoA]], sehingga mencegah reaksi oksidasi lipid ketika sel secara aktif mensintesis lipid. Secara keseluruhan, oksidasi asam lemak dapat memungkinkan produksi ATP dalam jumlah yang luar biasa. Reaksi oksidasi β lengkap dari molekul [[Asam palmitat|palmitat]] tunggal (asam lemak utama dalam sel mamalia) yang memiliki potensi untuk menghasilkan lebih dari 100 molekul ATP.
CPT1 A bertindak sebagai langkah regulator utama dalam reaksi oksidasi asam lemak, karena membatasi laju yang dihambat oleh zat intermediat sintesis lipid [[malonil-KoA]], sehingga mencegah reaksi oksidasi lipid ketika sel secara aktif mensintesis lipid. Secara keseluruhan, oksidasi asam lemak dapat memungkinkan produksi ATP dalam jumlah yang luar biasa. Reaksi oksidasi β lengkap dari molekul [[Asam palmitat|palmitat]] tunggal (asam lemak utama dalam sel mamalia) yang memiliki potensi untuk menghasilkan lebih dari 100 molekul ATP.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref>


==== Pemecahan kolesterol ====
==== Pemecahan kolesterol ====
Pada orang dewasa, banyak jaringan mampu menyintesis kolesterol. Produk hewani merupakan sumber kolesterol, sedangkan tumbuhan tidak memiliki kolesterol. Namun, membran pada sel tumbuhan mengandung [[fitosterol]], yang secara struktural mirip dengan kolesterol dan berguna dalam pengobatan diet [[hiperkolesterolemia]] karena mereka berkompetisi saat penyerapan kolesterol. Hati dan usus merupakan situs kuantitatif yang paling penting untuk metabolisme kolesterol pada manusia, meskipun sejumlah kecil kolesterol juga hilang melalui siklus pergantian kulit.
Pada orang dewasa, banyak jaringan mampu menyintesis kolesterol. Produk hewani merupakan sumber kolesterol, sedangkan tumbuhan tidak memiliki kolesterol. Namun, membran pada sel tumbuhan mengandung [[fitosterol]], yang secara struktural mirip dengan kolesterol dan berguna dalam pengobatan diet [[hiperkolesterolemia]] karena mereka berkompetisi saat penyerapan kolesterol. Hati dan usus merupakan situs kuantitatif yang paling penting untuk metabolisme kolesterol pada manusia, meskipun sejumlah kecil kolesterol juga hilang melalui siklus pergantian kulit.<ref>Melmed, Shlomo,. [https://www.worldcat.org/oclc/932080537 Williams textbook of endocrinology]. ISBN 0323341578.p1664</ref>
=== Katabolisme asam amino ===
=== Katabolisme asam amino ===
Metabolisme asam amino memiliki beberapa peran penting dalam beberapa aspek biologis pada sel. Bermacam-macam jenis asam amino berperan dalam lintasan metabolis yang beragam yang menggunakannya sebagai substrat. [[Asam amino]] digunakan dalam proses sintesis protein dan biomolekul lainnya atau dioksidasi menjadi [[urea]] dan karbondioksida sebagai sumber energi. [[Glutamina]] dapat berperan aktif dalam proliferasi sel sebagai sumber alternatif pada siklus asam sitrat yang berfungsi untuk mendukung produksi ATP atau sumber [[Asam sitrat|sitrat]] pada reaksi sintesis asam lemak. Asam amino lainnya, seperti [[arginina]] dan [[triptofan]] dimetabolisasi melalu lintasan yang berbeda untuk mendukung [[Proliferasi|proliferasi sel]] dan pertumbuhan anabolis.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref><ref>W Sakami. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.32.070163.002035 Amino Acid Metabolism]. ''Annual Review of Biochemistry''. 1963-06. Vol. 32 (1). hlm. 355–398. doi:10.1146/annurev.bi.32.070163.002035.</ref>


Metabolisme asam amino memiliki beberapa peran penting dalam beberapa aspek biologis pada sel. Bermacam-macam jenis asam amino berperan dalam lintasan metabolis yang beragam yang menggunakannya sebagai substrat. [[Asam amino]] digunakan dalam proses sintesis protein dan biomolekul lainnya atau dioksidasi menjadi [[urea]] dan karbondioksida sebagai sumber energi. [[Glutamina]] dapat berperan aktif dalam proliferasi sel sebagai sumber alternatif pada siklus asam sitrat yang berfungsi untuk mendukung produksi ATP atau sumber [[Asam sitrat|sitrat]] pada reaksi sintesis asam lemak. Asam amino lainnya, seperti [[arginina]] dan [[triptofan]] dimetabolisasi melalu lintasan yang berbeda untuk mendukung [[Proliferasi|proliferasi sel]] dan pertumbuhan anabolis.
lintasan oksidasi gugus asam amino dimulai dengan melepaskan [[Amina|gugus amina]] oleh enzim [[transaminase]]. Gugus amina masuk ke dalam [[Siklus nitrogen|siklus urea]] yang meninggalkan rangka karbon yang telah [[Deaminasi|dideaminasi]] dalam bentuk asam keto. Beberapa asam keto menjadi intermediat di dalam siklus asam sitrat, seperti deaminasi [[Asam glutamat|glutamat]] menjadi bentuk alfa-ketoglutarat. Asam amino glukogenik dapat dikonversi menjadi glukosa dalam proses [[glukoneogenesis]].<ref>John T. Brosnan. [https://academic.oup.com/jn/article/130/4/988S/4686657 Glutamate, at the Interface between Amino Acid and Carbohydrate Metabolism]. ''The Journal of Nutrition''. 2000-04-01. Vol. 130 (4). hlm. 988S–990S. doi:10.1093/jn/130.4.988S.</ref>
 
lintasan oksidasi gugus asam amino dimulai dengan melepaskan [[Amina|gugus amina]] oleh enzim [[transaminase]]. Gugus amina masuk ke dalam [[Siklus nitrogen|siklus urea]] yang meninggalkan rangka karbon yang telah [[Deaminasi|dideaminasi]] dalam bentuk asam keto. Beberapa asam keto menjadi intermediat di dalam siklus asam sitrat, seperti deaminasi [[Asam glutamat|glutamat]] menjadi bentuk alfa-ketoglutarat. Asam amino glukogenik dapat dikonversi menjadi glukosa dalam proses [[glukoneogenesis]].


== Transformasi energi ==
== Transformasi energi ==
=== Fosforilasi oksidatif ===
=== Fosforilasi oksidatif ===
Pada reaksi fosforilasi oksidatif, elektron dilepas dari molekul organik seperti NADH dan FADH2, lalu dipindahkan ke oksigen dan energi yang dihasilkan akan digunakan untuk membuat ATP.<ref>Geoffrey M. Cooper. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/ The Molecular Composition of Cells]. ''The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition''. 2000.</ref> Reaksi ini berlangsung pada [[Eukariota|eukariot]]<nowiki/>a melalui protein berantai di dalam membran di [[mitokondria]] yang disebut dengan nama [[rantai transpor elektron]], sedangkan pada [[prokariota]], protein-protein ini ditemukan pada [[Struktur sel bakteri|membran dalam]].<ref>[https://www.nature.com/scitable/topicpage/eukaryotic-cells-14023963/ Eukaryotic Cells Learn Science at Scitable]. ''www.nature.com''.</ref> Protein-protein ini menggunakan energi yang dikeluarkan dari elektron yang lewat yangberasal dari molekul yang tereduksi, seperti NADH ke dalam [[oksigen]] untuk memompa [[proton]] melewati membran.<ref>Brian E. Schultz. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biophys.30.1.23 Structures and Proton-Pumping Strategies of Mitochondrial Respiratory Enzymes]. ''Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure''. 2001-06-01. Vol. 30 (1). hlm. 23–65. doi:10.1146/annurev.biophys.30.1.23.</ref>


 
Proton yang dipompa keluar dari mitokondria menciptakan [[Difusi|perbedaan konsentrasi]] melewati membran yang menghasilkan [[gaya gerak proton]].<ref>''Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor''. ''Trends Biochem Sci''. 2002. Vol. 27 (3). hlm. 154–60. doi:10.1016/S0968-0004(01)02051-5.</ref> Gaya ini menggerakkan proton kembali ke dalam mitokondria melalui basa sebuah enzim yang disebut dengan [[ATP sintase|ATP Sintase]]. Aliran proton membuat tangkai subunit berotasi sehingga menyebabkan [[situs aktif]] domain sintase berubah bentuk dan memosforilasi [[adenosina difosfat]] menjadi ATP <ref>''Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series''. ''EMBO Rep''. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.</ref>
Pada reaksi fosforilasi oksidatif, elektron dilepas dari molekul organik seperti NADH dan FADH2, lalu dipindahkan ke oksigen dan energi yang dihasilkan akan digunakan untuk membuat ATP. Reaksi ini berlangsung pada [[Eukariota|eukariot]]<nowiki/>a melalui protein berantai di dalam membran di [[mitokondria]] yang disebut dengan nama [[rantai transpor elektron]], sedangkan pada [[prokariota]], protein-protein ini ditemukan pada [[Struktur sel bakteri|membran dalam]]. Protein-protein ini menggunakan energi yang dikeluarkan dari elektron yang lewat yangberasal dari molekul yang tereduksi, seperti NADH ke dalam [[oksigen]] untuk memompa [[proton]] melewati membran.
 
Proton yang dipompa keluar dari mitokondria menciptakan [[Difusi|perbedaan konsentrasi]] melewati membran yang menghasilkan [[gaya gerak proton]]. Gaya ini menggerakkan proton kembali ke dalam mitokondria melalui basa sebuah enzim yang disebut dengan [[ATP sintase|ATP Sintase]]. Aliran proton membuat tangkai subunit berotasi sehingga menyebabkan [[situs aktif]] domain sintase berubah bentuk dan memosforilasi [[adenosina difosfat]] menjadi ATP


=== Energi dari senyawa anorganik ===
=== Energi dari senyawa anorganik ===
[[Litotrof|Kemolitotrof]] adalah jenis metabolisme yang ditemukan pada prokariota yang menggunakan energi yang didapatkan dari proses oksidasi [[senyawa anorganik]]. Organisme ini dapat menggunakan [[hidrogen]], senyawa [[belerang]] yang tereduksi ([[sulfida]], [[hidrogen sulfida]] dan [[tiosulfat]]), [[Besi(II) oksida|besi (II) oksida]] atau [[amonia]]k sebagai sumber energi dengan mengoksidasi senyawa tersebut dengan elektron aseptor, seperti oksigen atau [[nitrit]]. Proses mikrobial ini penting bagi [[daur biogeokimia]] , seperti [[asetogenesis]], [[nitrifikasi]] dan [[denitrifikasi]] sekaligus berfungsi penting untuk [[kesuburan tanah]]
[[Litotrof|Kemolitotrof]] adalah jenis metabolisme yang ditemukan pada prokariota yang menggunakan energi yang didapatkan dari proses oksidasi [[senyawa anorganik]]. Organisme ini dapat menggunakan [[hidrogen]],<ref>B. Friedrich. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.mi.47.100193.002031 Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs]. ''Annual Review of Microbiology''. 1993-10-01. Vol. 47 (1). hlm. 351–383. doi:10.1146/annurev.mi.47.100193.002031.</ref> senyawa [[belerang]] yang tereduksi ([[sulfida]], [[hidrogen sulfida]] dan [[tiosulfat]]),<ref>Cornelius G. Friedrich. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065291108600181 Advances in Microbial Physiology]. Academic Press. -01-01 1997. Vol. 39. hlm. 235–289. doi:10.1016/s0065-2911(08)60018-1. ISBN 978-0-12-027739-1.</ref> [[Besi(II) oksida|besi (II) oksida]]<ref>Karrie A. Weber. [http://www.nature.com/articles/nrmicro1490 Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction]. ''Nature Reviews Microbiology''. 01-10-2006. Vol. 4 (10). hlm. 752–764. doi:10.1038/nrmicro1490.</ref> atau [[amonia]]k<ref>Mike S.M. Jetten. [https://academic.oup.com/femsre/article-lookup/doi/10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x The anaerobic oxidation of ammonium]. ''FEMS Microbiology Reviews''. 1998-12-01. Vol. 22 (5). hlm. 421–437. doi:10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x.</ref> sebagai sumber energi dengan mengoksidasi senyawa tersebut dengan elektron aseptor, seperti oksigen atau [[nitrit]].<ref>Jörg Simon. [https://academic.oup.com/femsre/article-lookup/doi/10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification]. ''FEMS Microbiology Reviews''. 2002-08-01. Vol. 26 (3). hlm. 285–309. doi:10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x.</ref> Proses mikrobial ini penting bagi [[daur biogeokimia]] , seperti [[asetogenesis]], [[nitrifikasi]] dan [[denitrifikasi]] sekaligus berfungsi penting untuk [[kesuburan tanah]] <ref>José-Miguel Barea. [http://academic.oup.com/jxb/article/56/417/1761/484466/Microbial-cooperation-in-the-rhizosphere Microbial co-operation in the rhizosphere]. ''Journal of Experimental Botany''. 2005-07-01. Vol. 56 (417). hlm. 1761–1778. doi:10.1093/jxb/eri197.</ref><ref>R Conrad. [https://mmbr.asm.org/content/60/4/609 Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO)]. ''Microbiological reviews''. 1996-12-01. Vol. 60 (4). hlm. 609–640. doi:10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996.</ref>


=== Energi dari cahaya ===
=== Energi dari cahaya ===
Energi yang berasal dari sinar matahari ditangkap oleh [[tumbuhan]], [[sianobakteri]], [[bakteri ungu]],[[chlorobi]] dan beberapa jenis [[protista]]. Proses ini dipasangkan dengan konversi karbondioksida menjadi senyawa organik sebagai bagian proses fotosintesis. Penangkapan energi dan fiksasi karbon bisa beroperasi secara terpisah pada prokariota, sedangkan bakteri ungu dan chlorobi bisa menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi, ketika menukar reaksi di antara reaksi fiksasi karbon atau fermentasi senyawa organik.
Energi yang berasal dari sinar matahari ditangkap oleh [[tumbuhan]], [[sianobakteri]], [[bakteri ungu]],[[chlorobi]] dan beberapa jenis [[protista]]. Proses ini dipasangkan dengan konversi karbondioksida menjadi senyawa organik sebagai bagian proses fotosintesis. Penangkapan energi dan fiksasi karbon bisa beroperasi secara terpisah pada prokariota, sedangkan bakteri ungu dan chlorobi bisa menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi, ketika menukar reaksi di antara reaksi fiksasi karbon atau fermentasi senyawa organik.<ref>Marcel T. J. van der Meer. [https://aem.asm.org/content/71/7/3978 Diel Variations in Carbon Metabolism by Green Nonsulfur-Like Bacteria in Alkaline Siliceous Hot Spring Microbial Mats from Yellowstone National Park]. ''Applied and Environmental Microbiology''. 2005-07. Vol. 71 (7). hlm. 3978–3986. doi:10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005.</ref><ref>Mary A. Tichi. [https://jb.asm.org/content/183/21/6344 Interactive Control of Rhodobactercapsulatus Redox-Balancing Systems during Phototrophic Metabolism]. ''Journal of Bacteriology''. 2001-11-01. Vol. 183 (21). hlm. 6344–6354. doi:10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001.</ref>


Pada banyak organisme, penangkapan energi sinar matahari memilik prinsip yang sama dengan fosforilasi oksidatif yang melibatkan penyimpanan energi sebagai gradien konsentrasi proton. Gaya gerak proton ini lah yang akan menggerakan sintesis ATP. Elektron yang dibutuhkan untuk menggerakan rantai transpor elektron berasal dari protein yang mengumpulkan cahaya yang disebut [[pusat reaksi fotosintesis]]. Kelompok pusat reaksi ini dibagi menjadi dua tipe tergantung sifat [[pigmen fotosintesis]]nya di mana bakteri hanya memiliki satu tipe, sedangkan tumbuhan dan sianobakteri punya dua
Pada banyak organisme, penangkapan energi sinar matahari memilik prinsip yang sama dengan fosforilasi oksidatif yang melibatkan penyimpanan energi sebagai gradien konsentrasi proton. Gaya gerak proton ini lah yang akan menggerakan sintesis ATP.<ref>Bruce Alberts. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21063/ Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts]. ''Molecular Biology of the Cell. 4th edition''. 2002.</ref> Elektron yang dibutuhkan untuk menggerakan rantai transpor elektron berasal dari protein yang mengumpulkan cahaya yang disebut [[pusat reaksi fotosintesis]]. Kelompok pusat reaksi ini dibagi menjadi dua tipe tergantung sifat [[pigmen fotosintesis]]nya di mana bakteri hanya memiliki satu tipe, sedangkan tumbuhan dan sianobakteri punya dua<ref>J. P. Allen. [https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1016/S0014-5793%2898%2901245-9 Photosynthetic reaction centers]. ''FEBS Letters''. 08-12-1998. Vol. 438 (1-2). hlm. 5–9. doi:10.1016/S0014-5793(98)01245-9.</ref>


Pada tumbuhan, alga, dan sianobakteri, [[fotosistem II]] menggunakan energi cahaya untuk melepaskan elektron dari molekul air dan melepaskan oksigen sebagai zat sisa. Lalu, elektron masuk ke dalam [[Kompleks sitokrom b6F|kompleks sitokrom b6f]] yang menggunakan energi tersebut untuk memompa proten melewati membran [[tilakoid]] yang ada di dalam membran kloroplas . Proton ini kembali melalui membran untuk menggerakan ATP sintase seperti sebelumnya. Elektron masuk melalui [[fotosistem I]] dan bisa juga digunakan untuk mereduksi koenzim NADP<sup>+</sup> Koenzim ini dapat digunakan di dalam [[siklus Calvin]] atau didaur ulang untuk menghasilkan ATP selanjutnya.
Pada tumbuhan, alga, dan sianobakteri, [[fotosistem II]] menggunakan energi cahaya untuk melepaskan elektron dari molekul air dan melepaskan oksigen sebagai zat sisa. Lalu, elektron masuk ke dalam [[Kompleks sitokrom b6F|kompleks sitokrom b6f]] yang menggunakan energi tersebut untuk memompa proten melewati membran [[tilakoid]] yang ada di dalam membran kloroplas .<ref>Nathan Nelson. [http://www.nature.com/articles/nrm1525 The complex architecture of oxygenic photosynthesis]. ''Nature Reviews Molecular Cell Biology''. 2004-12-01. Vol. 5 (12). hlm. 971–982. doi:10.1038/nrm1525.</ref> Proton ini kembali melalui membran untuk menggerakan ATP sintase seperti sebelumnya. Elektron masuk melalui [[fotosistem I]] dan bisa juga digunakan untuk mereduksi koenzim NADP<sup>+</sup><ref>Yuri Munekage. [http://www.nature.com/articles/nature02598 Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis]. ''Nature''. 2004-06. Vol. 429 (6991). hlm. 579–582. doi:10.1038/nature02598.</ref> Koenzim ini dapat digunakan di dalam [[siklus Calvin]] atau didaur ulang untuk menghasilkan ATP selanjutnya.


== Anabolisme ==
== Anabolisme ==
Anabolisme adalah sekelompok proses reaksi metabolis yang menggunakan energi yang dihasilkan dari proses katabolisme untuk menyintesis molekul kompleks. Pada umumnya, molekul kompleks terdiri dari struktur seluler yang disusun secara bertahap dari prekursor yang kecil dan sederhana. Anabolisme melibatkan tiga tahap dasar. Pertama, sintesis prekursor, seperti asam amino, monosakarida dan [[Terpena|isoprenoid]], dan nukleotida. Tahap kedua ialah aktivasi bentuk reaktif menggunakan energi yang berasal dari ATP. Tahap ketiga ialah penyusunan prekursor menjadi molekul yang lebih kompleks, seperti protein, polisakarida, lipid, dan [[asam nukleat]].<ref>Ananya Mandal. [https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx What is Anabolism?]. ''News-Medical.net''. 2009-11-26.</ref>


Anabolisme adalah sekelompok proses reaksi metabolis yang menggunakan energi yang dihasilkan dari proses katabolisme untuk menyintesis molekul kompleks. Pada umumnya, molekul kompleks terdiri dari struktur seluler yang disusun secara bertahap dari prekursor yang kecil dan sederhana. Anabolisme melibatkan tiga tahap dasar. Pertama, sintesis prekursor, seperti asam amino, monosakarida dan [[Terpena|isoprenoid]], dan nukleotida. Tahap kedua ialah aktivasi bentuk reaktif menggunakan energi yang berasal dari ATP. Tahap ketiga ialah penyusunan prekursor menjadi molekul yang lebih kompleks, seperti protein, polisakarida, lipid, dan [[asam nukleat]].
Anabolisme di dalam organisme dapat berbeda tergantung bahan baku konstruksi molekul yang terjadi di dalam sel organisme tersebut. [[Autotrof]] seperti tanaman dapat menyusun molekul organik kompleks di dalam sel seperti polisakarida dan protein hanya dari molekul sederhana seperti karbondioksida dan air. Sedangkan, [[Heterotrof]] membutuhkan senyawa yang lebih kompleks dibandingkan autotrof, seperti monosakarida dan asam amino untuk menghasilkan molekul yang lebih kompleks. Organisme ini dapat diklasifikasikan lebih jauh dengan berdasarkan sumber energi , yaitu fotoautotrof and fotoheterotrof yang mendapatkan energi dari cahaya, sedangkan kemoautotrof dan kemoheterotrof mendapatkan energi dari reaksi oksidasi senyawa anorganik.<ref>Ananya Mandal. [https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Anabolism.aspx What is Anabolism?]. ''News-Medical.net''. 2009-11-26.</ref>
 
Anabolisme di dalam organisme dapat berbeda tergantung bahan baku konstruksi molekul yang terjadi di dalam sel organisme tersebut. [[Autotrof]] seperti tanaman dapat menyusun molekul organik kompleks di dalam sel seperti polisakarida dan protein hanya dari molekul sederhana seperti karbondioksida dan air. Sedangkan, [[Heterotrof]] membutuhkan senyawa yang lebih kompleks dibandingkan autotrof, seperti monosakarida dan asam amino untuk menghasilkan molekul yang lebih kompleks. Organisme ini dapat diklasifikasikan lebih jauh dengan berdasarkan sumber energi , yaitu fotoautotrof and fotoheterotrof yang mendapatkan energi dari cahaya, sedangkan kemoautotrof dan kemoheterotrof mendapatkan energi dari reaksi oksidasi senyawa anorganik.


=== Fiksasi karbon ===
=== Fiksasi karbon ===
Fotosintesis adalah reaksi sintesis karbohidrat dari cahaya dan karbondioksida. Pada tanaman, sianobakteri dan [[alga]], fotosintesis oksigenik menguraikan molekul air, dengan oksigen sebagai zat sisa. Proses ini menggunakan ATP dan NADPH yang diproduksi oleh [[pusat reaksi fotosintesis]] untuk mengonversi CO<sub>2</sub> menjadi [[gliserat-3-fosfat]] yang akan dikonversi menjadi glukosa. Reaksi fiksasi karbon ini akan dibantu oleh enzim [[Rubisco]] sebagai bagian [[siklus Calvin]]<ref>H M Miziorko. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.52.070183.002451 Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase-Oxygenase]. ''Annual Review of Biochemistry''. 1983-06. Vol. 52 (1). hlm. 507–535. doi:10.1146/annurev.bi.52.070183.002451.</ref> Ada tiga tipe fotosintesis yang terjadi pada tanaman, yaitu [[Tanaman C3|fiksasi karbon C3]], [[Tanaman C4|C4]] dan [[Fotosintesis CAM]]. Perbedaan ketiga tipe tanaman dapat dibedakan dari lintasan masuknya karbondioksida ke dalam siklus Calvin.Tanaman C3 memiksasi CO<sub>2</sub> secara langsung, sedangkan C4 dan CAM memasukkan CO<sub>2</sub> ke dalam senyawa lain terlebih dahulu sebagai bentuk adaptasi terhadap sinar matahari yang menyengat atau kondisi kering atau kurang air.<ref>Antony N. Dodd. [https://academic.oup.com/jxb/article/53/369/569/614535 Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic]. ''Journal of Experimental Botany''. 2002-04-01. Vol. 53 (369). hlm. 569–580. doi:10.1093/jexbot/53.369.569.</ref>


 
Pada prokariota fotosintetik, mekanisme fiksasi karbon lebih beragam. Fiksasi dapat terjadi dengan beberapa reaksi seperti, siklus Calvin, [[siklus Krebs terbalik]],<ref>Michael Hügler. [https://jb.asm.org/content/187/9/3020 Evidence for Autotrophic CO2 Fixation via the Reductive Tricarboxylic Acid Cycle by Members of the ε Subdivision of Proteobacteria]. ''Journal of Bacteriology''. 2005-05-01. Vol. 187 (9). hlm. 3020–3027. doi:10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005.</ref> atau karboksilasi asetil-KoA <ref>Gerhard Strauss. [http://doi.wiley.com/10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle]. ''European Journal of Biochemistry''. 1993-08. Vol. 215 (3). hlm. 633–643. doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x.</ref>.<ref>Harland G. Wood. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1096/fasebj.5.2.1900793 Life with CO or CO 2 and H 2 as a source of carbon and energy]. ''The FASEB Journal''. 1991-02. Vol. 5 (2). hlm. 156–163. doi:10.1096/fasebj.5.2.1900793.</ref> Prokariota [[kemoautotrof]] juga memiksasi melalui siklus Calvin tetapi menggunakan energi dari senyawa anorganik untuk menggerakkan reaksi.<ref>Jessup M. Shively. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.micro.52.1.191 SOMETHING FROM ALMOST NOTHING: Carbon Dioxide Fixation in Chemoautotrophs]. ''Annual Review of Microbiology''. 1998-10. Vol. 52 (1). hlm. 191–230. doi:10.1146/annurev.micro.52.1.191.</ref>
Fotosintesis adalah reaksi sintesis karbohidrat dari cahaya dan karbondioksida. Pada tanaman, sianobakteri dan [[alga]], fotosintesis oksigenik menguraikan molekul air, dengan oksigen sebagai zat sisa. Proses ini menggunakan ATP dan NADPH yang diproduksi oleh [[pusat reaksi fotosintesis]] untuk mengonversi CO<sub>2</sub> menjadi [[gliserat-3-fosfat]] yang akan dikonversi menjadi glukosa. Reaksi fiksasi karbon ini akan dibantu oleh enzim [[Rubisco]] sebagai bagian [[siklus Calvin]] Ada tiga tipe fotosintesis yang terjadi pada tanaman, yaitu [[Tanaman C3|fiksasi karbon C3]], [[Tanaman C4|C4]] dan [[Fotosintesis CAM]]. Perbedaan ketiga tipe tanaman dapat dibedakan dari lintasan masuknya karbondioksida ke dalam siklus Calvin.Tanaman C3 memiksasi CO<sub>2</sub> secara langsung, sedangkan C4 dan CAM memasukkan CO<sub>2</sub> ke dalam senyawa lain terlebih dahulu sebagai bentuk adaptasi terhadap sinar matahari yang menyengat atau kondisi kering atau kurang air.
 
Pada prokariota fotosintetik, mekanisme fiksasi karbon lebih beragam. Fiksasi dapat terjadi dengan beberapa reaksi seperti, siklus Calvin, [[siklus Krebs terbalik]], atau karboksilasi asetil-KoA . Prokariota [[kemoautotrof]] juga memiksasi melalui siklus Calvin tetapi menggunakan energi dari senyawa anorganik untuk menggerakkan reaksi.


=== Karbohidrat dan glikan ===
=== Karbohidrat dan glikan ===
Pada proses anabolisme karbohidrat, asam organik sederhana dapat dikonversi menjadi monosakarida seperti glukosa, dan dapat disusun menjadi polisakarida seperti pati. Produksi glukosa dapat dilakukan menggunakan bahan baku [[asam piruvat]], [[asam laktat]], [[gliserol]], gliserat-3-fosfat dan asam amino dalam reaksi yang disebut [[glukoneogenesis]]. Glukoneogenesis mengonversi asam piruvat menjadi glukosa-6-fosfat melalui serangkaian senyawa intermediat yang ada juga di dalam reaksi [[glikolisis]]<ref>Clara Bouché. [https://academic.oup.com/edrv/article/25/5/807/2355272 The Cellular Fate of Glucose and Its Relevance in Type 2 Diabetes]. ''Endocrine Reviews''. 2004-10-01. Vol. 25 (5). hlm. 807–830. doi:10.1210/er.2003-0026.</ref>


Pada proses anabolisme karbohidrat, asam organik sederhana dapat dikonversi menjadi monosakarida seperti glukosa, dan dapat disusun menjadi polisakarida seperti pati. Produksi glukosa dapat dilakukan menggunakan bahan baku [[asam piruvat]], [[asam laktat]], [[gliserol]], gliserat-3-fosfat dan asam amino dalam reaksi yang disebut [[glukoneogenesis]]. Glukoneogenesis mengonversi asam piruvat menjadi glukosa-6-fosfat melalui serangkaian senyawa intermediat yang ada juga di dalam reaksi [[glikolisis]]
Meskipun begitu, lintasan ini tidak sama dengan reaksi glikolisis yang berlangsung secara terbalik karena beberapa langkah dalam reaksi ini dikatalisis oleh enzim non-glikolitik. Kondisi ini penting untuk memungkinkan pembentukan dan penguraian glukosa berjalan dalam siklus yang berbeda dan mencegah terjadinya kedua lintasan berjalan secara bersamaan di dalam sebuah [[siklus yang sia-sia]].<ref>[https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rstb.1981.0056 Design of glycolysis]. ''Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences''. 1981-06-26. Vol. 293 (1063). hlm. 5–22. doi:10.1098/rstb.1981.0056.</ref><ref>S. J. Pilkis. [http://care.diabetesjournals.org/cgi/doi/10.2337/diacare.13.6.582 Fructose-2,6-Bisphosphate in Control of Hepatic Gluconeogenesis: From Metabolites to Molecular Genetics]. ''Diabetes Care''. 1990-06-01. Vol. 13 (6). hlm. 582–599. doi:10.2337/diacare.13.6.582.</ref> Dalam keadaan berlimpah, glukosa dapat dikonversi menjadi glikogen melalui reaksi yang disebut [[glikogenesis]] sebagai bentuk penyimpanan energi selain lemak yang biasanya digunakan untuk mempertahankan glukosa di dalam darah<ref>Rhys D. Evans. [https://doi.org/10.1016/j.mpsur.2016.03.010 Metabolic pathways and abnormalities]. ''Surgery (Oxford)''. 2016-06. Vol. 34 (6). hlm. 266–272. doi:10.1016/j.mpsur.2016.03.010.</ref>
 
Meskipun begitu, lintasan ini tidak sama dengan reaksi glikolisis yang berlangsung secara terbalik karena beberapa langkah dalam reaksi ini dikatalisis oleh enzim non-glikolitik. Kondisi ini penting untuk memungkinkan pembentukan dan penguraian glukosa berjalan dalam siklus yang berbeda dan mencegah terjadinya kedua lintasan berjalan secara bersamaan di dalam sebuah [[siklus yang sia-sia]]. Dalam keadaan berlimpah, glukosa dapat dikonversi menjadi glikogen melalui reaksi yang disebut [[glikogenesis]] sebagai bentuk penyimpanan energi selain lemak yang biasanya digunakan untuk mempertahankan glukosa di dalam darah


Polisakarida dan [[glikan]] tersusun dengan penambahan secara bertahap suatu monosakarida oleh reaksi [[glikosiltransferase]] dari gula pendonor aktif fosfat, seperti [[uridina difosfat glukosa]] (UDP-Glc) terhadap suatu gugus [[hidroksil]] aseptor pada polisakarida yang diinginkan. Selama gugus hidroksil pada cincin subtrat dapat menjadi aseptor, polisakarida yang diproduksi akan memiliki cabang struktur yang lurus atau bercabang. Polisakarida yang terbentuk dapat memiliki fungsi pada bentuk aslinya atau dapat dipindahkan ke lipid atau protein menggunakan enzim [[Oligosakariltransferase|oligasakariltransferase]]
Polisakarida dan [[glikan]] tersusun dengan penambahan secara bertahap suatu monosakarida oleh reaksi [[glikosiltransferase]] dari gula pendonor aktif fosfat, seperti [[uridina difosfat glukosa]] (UDP-Glc) terhadap suatu gugus [[hidroksil]] aseptor pada polisakarida yang diinginkan. Selama gugus hidroksil pada cincin subtrat dapat menjadi aseptor, polisakarida yang diproduksi akan memiliki cabang struktur yang lurus atau bercabang.<ref>Hudson H. Freeze. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453043/ Essentials of Glycobiology]. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2015.</ref> Polisakarida yang terbentuk dapat memiliki fungsi pada bentuk aslinya atau dapat dipindahkan ke lipid atau protein menggunakan enzim [[Oligosakariltransferase|oligasakariltransferase]]<ref>Ghislain Opdenakker. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1096/fasebj.7.14.8224606 Concepts and principles of glycobiology]. ''The FASEB Journal''. 1993-11. Vol. 7 (14). hlm. 1330–1337. doi:10.1096/fasebj.7.14.8224606.</ref><ref>Malcolm J. McConville. [http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/096876800294443 Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (Review)]. ''Molecular Membrane Biology''. 2000-01. Vol. 17 (1). hlm. 1–16. doi:10.1080/096876800294443.</ref>


=== Sintesis lipid ===
=== Sintesis lipid ===
Lintasan sintesis asam lemak memungkinkan sel untuk menghasilkan lipid yang diperlukan untuk pertumbuhan sel dan proliferasi dari prekursor yang berasal dari lintasan metabolisme intrinsik lainnya. Aktivitas lintasan sintesis asam lemak sangat terkait dengan pensinyalan [[mTOR]], yang telah terbukti mendorong sintesis asam lemak melalui regulasi banyak enzim utama yang bertanggung jawab untuk sintesis lipid ''[[Sintesis de novo|de novo]]'', termasuk [[Protein SREB|SREBP]] (protein pengikat elemen pengatur sterol), FASN ([[asam lemak sintase]]) dan ACC ([[asetil-KoA karboksilase]]) yang diinduksi oleh SREBP. Enzim pada proses biosintesis asam lemak dibagi menjadi dua kelompok. Pada [[fungi]] dan hewan, seluruh reaksi asam lemak sintase dilakukan oleh satu jenis protein tunggal multifungsi yang mengandung semua pusat reaksi di dalamnya yang disebut FAS I. [[Plastid]] tumbuhan, bakteri dan [[parasit]] memiliki sistem terpisah yang setiap komponennya disandi oleh gen berbeda yang menghasilkan suatu protein unik yang mengkatalisis satu langkah di dalam lintasan tersebut yang diberi nama FAS II.
Lintasan sintesis asam lemak memungkinkan sel untuk menghasilkan lipid yang diperlukan untuk pertumbuhan sel dan proliferasi dari prekursor yang berasal dari lintasan metabolisme intrinsik lainnya. Aktivitas lintasan sintesis asam lemak sangat terkait dengan pensinyalan [[mTOR]], yang telah terbukti mendorong sintesis asam lemak melalui regulasi banyak enzim utama yang bertanggung jawab untuk sintesis lipid ''[[Sintesis de novo|de novo]]'', termasuk [[Protein SREB|SREBP]] (protein pengikat elemen pengatur sterol), FASN ([[asam lemak sintase]]) dan ACC ([[asetil-KoA karboksilase]]) yang diinduksi oleh SREBP.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref> Enzim pada proses biosintesis asam lemak dibagi menjadi dua kelompok. Pada [[fungi]] dan hewan, seluruh reaksi asam lemak sintase dilakukan oleh satu jenis protein tunggal multifungsi yang mengandung semua pusat reaksi di dalamnya yang disebut FAS I. [[Plastid]] tumbuhan, bakteri dan [[parasit]] memiliki sistem terpisah yang setiap komponennya disandi oleh gen berbeda yang menghasilkan suatu protein unik yang mengkatalisis satu langkah di dalam lintasan tersebut yang diberi nama FAS II.<ref>Stephen W. White. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524 THE STRUCTURAL BIOLOGY OF TYPE II FATTY ACID BIOSYNTHESIS]. ''Annual Review of Biochemistry''. 2005-06. Vol. 74 (1). hlm. 791–831. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524.</ref><ref>John B. Ohlrogge. [http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.arplant.48.1.109 REGULATION OF FATTY ACID SYNTHESIS]. ''Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology''. 1997-06. Vol. 48 (1). hlm. 109–136. doi:10.1146/annurev.arplant.48.1.109.</ref>


Sintesis asam lemak menggunakan produk yang berasal dari beberapa lintasan metabolisme lainnya, terutama glikolisis, siklus TCA, dan lintasan pentosa fosfat. Untuk sintesis asam lemak rantai lurus, [[asam sitrat]] yang berasal dari siklus TCA dapat diekspor dari [[mitokondria]] ke sitosol melalui pembawa sitrat, di mana [[ATP sitrat sintase|ATP sitrat liase]] mengubahnya menjadi asetil-koA, bersama dengan [[Asam oksaloasetat|oksaloasetat]]. Asetil-KoA yang berasal dari proses ini kemudian dapat dikarboksilasi oleh ACC untuk menghasilkan [[malonil-KoA]]. Selanjutnya, FASN bertindak dalam cara yang tergantung pada NADPH untuk memperpanjang rantai asam lemak yang baru terbentuk sampai produk seperti asam palmitat disintesis. Asam lemak dengan panjang rantai alternatif dapat disintesis menggunakan asam palmitat sebagai substrat untuk pemanjangan, sementara reaksi desaturasi dapat dilakukan untuk menghasilkan asam lemak tak jenuh. Sintesis asam lemak rantai cabang berbeda dengan sintesis asam lemak lurus, yaitu membutuhkan asam amino rantai cabang seperti valin dan leusin sebagai substrat untuk perpanjangan. Lebih lanjut, asam lemak dapat dikondensasikan dengan gliserol produk dari glikolisis untuk menghasilkan banyak kemungkinan kombinasi triasilgliserol dan fosfolipid, yang merupakan komponen kunci dari banyak struktur seluler.
Sintesis asam lemak menggunakan produk yang berasal dari beberapa lintasan metabolisme lainnya, terutama glikolisis, siklus TCA, dan lintasan pentosa fosfat. Untuk sintesis asam lemak rantai lurus, [[asam sitrat]] yang berasal dari siklus TCA dapat diekspor dari [[mitokondria]] ke sitosol melalui pembawa sitrat, di mana [[ATP sitrat sintase|ATP sitrat liase]] mengubahnya menjadi asetil-koA, bersama dengan [[Asam oksaloasetat|oksaloasetat]]. Asetil-KoA yang berasal dari proses ini kemudian dapat dikarboksilasi oleh ACC untuk menghasilkan [[malonil-KoA]]. Selanjutnya, FASN bertindak dalam cara yang tergantung pada NADPH untuk memperpanjang rantai asam lemak yang baru terbentuk sampai produk seperti asam palmitat disintesis. Asam lemak dengan panjang rantai alternatif dapat disintesis menggunakan asam palmitat sebagai substrat untuk pemanjangan, sementara reaksi desaturasi dapat dilakukan untuk menghasilkan asam lemak tak jenuh.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref> Sintesis asam lemak rantai cabang berbeda dengan sintesis asam lemak lurus, yaitu membutuhkan asam amino rantai cabang seperti valin dan leusin sebagai substrat untuk perpanjangan. Lebih lanjut, asam lemak dapat dikondensasikan dengan gliserol produk dari glikolisis untuk menghasilkan banyak kemungkinan kombinasi triasilgliserol dan fosfolipid, yang merupakan komponen kunci dari banyak struktur seluler.<ref>Luke A. J. O'Neill. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27396447 A guide to immunometabolism for immunologists]. ''Nature Reviews. Immunology''. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.</ref>


Selain asam lemak, proses anabolisme juga terjadi pada mamalia juga yang menggunakan gliserol dalam bentuk G-3-P yang dihasilkan dari reaksi [[Fosforilasi|fosforilas]]<nowiki/>i gliserol oleh [[gliserol kinase]] atau reduksi [[dihidroksiaseton fosfat]] menggunakan enzim [[gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase]]. Dihidroksiasaseton fosfat dapat diturunkan dari senyawa glukosa atau piruvat. Pada kondisi normal, trigliserida atau [[Gliserol 3-fosfat|gliserol-3-fosfat]] dihasilkan dari proses glikolisis dengan prekursor glukosa. Akantetapi, ketika konsentrasi glukosa menurun di dalam sitosol, gliserol dihasilkan dari proses reaksi [[gliseroneogenesis]]. Reaksi ini menggunakan asam piruvat, asam laktat, [[alanina]], dan [[Ion|anion]] dari siklus asam sitrat sebagai prekursor pengganti. [[Fosfoenolpiruvat karboksikinase]] (PEPC-K) adalah enzim regulator utama yang berfungsi sebagai katalisator reaksi [[dekarboksilasi]] oksaloasetat menjadi [[fosfoenolpiruvat]] .
Selain asam lemak, proses anabolisme juga terjadi pada mamalia juga yang menggunakan gliserol dalam bentuk G-3-P yang dihasilkan dari reaksi [[Fosforilasi|fosforilas]]<nowiki/>i gliserol oleh [[gliserol kinase]] atau reduksi [[dihidroksiaseton fosfat]] menggunakan enzim [[gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase]]. Dihidroksiasaseton fosfat dapat diturunkan dari senyawa glukosa atau piruvat. Pada kondisi normal, trigliserida atau [[Gliserol 3-fosfat|gliserol-3-fosfat]] dihasilkan dari proses glikolisis dengan prekursor glukosa. Akantetapi, ketika konsentrasi glukosa menurun di dalam sitosol, gliserol dihasilkan dari proses reaksi [[gliseroneogenesis]]. Reaksi ini menggunakan asam piruvat, asam laktat, [[alanina]], dan [[Ion|anion]] dari siklus asam sitrat sebagai prekursor pengganti. [[Fosfoenolpiruvat karboksikinase]] (PEPC-K) adalah enzim regulator utama yang berfungsi sebagai katalisator reaksi [[dekarboksilasi]] oksaloasetat menjadi [[fosfoenolpiruvat]] .<ref>Nye CK. [http://www.jbc.org/lookup/doi/10.1074/jbc.M804393200 Glyceroneogenesis Is the Dominant Pathway for Triglyceride Glycerol Synthesis in Vivo in the Rat]. ''Journal of Biological Chemistry''. 2008-10-10. Vol. 283 (41). hlm. 27565–27574. doi:10.1074/jbc.M804393200.</ref>


[[Terpena]] adalah kelompok lipid ,seperti [[karotenoid]] yang membentuk kelompok terbesar [[produk alami]] dari tumbuhan. Senyawa ini disusun atas susunan dan modifikasi unit [[isoprena]] yang diberikan oleh prekursor reaktif [[isopentenil pirofosfat]] dan [[Dimetilalil Pirofosfat|dimetilalil pirofosfat]] Prekursor ini dapat disusun dengan dua cara. Pada hewan dan [[arkea]], [[Jalur mevalonat|lintasan mevalonat]] menghasilkan senyawa ini dari asetil KoA, sedangkan pada tumbuhan dan bakteri, piruvat dan (G-3-P) digunakan sebagai substrat pada [[lintasan nonmevalonat]] . Salah satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif ini adalah [[Steroid|biosintesis sterol]]. Reaksi ini menyatukan unit isoprena untuk menyusun [[skualena]], lalu dilipat dan membentuk kelompok cincin yang menyusun [[lanosterol]] Lanosterol bisa dikonversi menjadi sterol lainnya, seperti [[kolesterol]] dan [[ergosterol]]
[[Terpena]] adalah kelompok lipid ,seperti [[karotenoid]] yang membentuk kelompok terbesar [[produk alami]] dari tumbuhan.<ref>Vinod Shanker Dubey. [http://www.ias.ac.in/jbiosci/sep2003/637.pdf An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants]. ''Journal of Biosciences''. 2003-09. Vol. 28 (5). hlm. 637–646. doi:10.1007/BF02703339.</ref> Senyawa ini disusun atas susunan dan modifikasi unit [[isoprena]] yang diberikan oleh prekursor reaktif [[isopentenil pirofosfat]] dan [[Dimetilalil Pirofosfat|dimetilalil pirofosfat]] <ref>Tomohisa Kuzuyama. [http://xlink.rsc.org/?DOI=b109860h Diversity of the biosynthesis of the isoprene units]. ''Natural Product Reports''. 2003-03-25. Vol. 20 (2). hlm. 171–183. doi:10.1039/b109860h.</ref> Prekursor ini dapat disusun dengan dua cara. Pada hewan dan [[arkea]], [[Jalur mevalonat|lintasan mevalonat]] menghasilkan senyawa ini dari asetil KoA,<ref>Laura L. Grochowski. [https://jb.asm.org/content/188/9/3192 Methanocaldococcus jannaschii Uses a Modified Mevalonate Pathway for Biosynthesis of Isopentenyl Diphosphate]. ''Journal of Bacteriology''. 2006-05-01. Vol. 188 (9). hlm. 3192–3198. doi:10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006.</ref> sedangkan pada tumbuhan dan bakteri, piruvat dan (G-3-P) digunakan sebagai substrat pada [[lintasan nonmevalonat]] .<ref>Tomohisa Kuzuyama. [http://xlink.rsc.org/?DOI=b109860h Diversity of the biosynthesis of the isoprene units]. ''Natural Product Reports''. 2003-03-25. Vol. 20 (2). hlm. 171–183. doi:10.1039/b109860h.</ref><ref>Hartmut K. Lichtenthaler. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.arplant.50.1.47 The 1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants]. ''Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology''. 1999-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 47–65. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.47.</ref> Salah satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif ini adalah [[Steroid|biosintesis sterol]]. Reaksi ini menyatukan unit isoprena untuk menyusun [[skualena]], lalu dilipat dan membentuk kelompok cincin yang menyusun [[lanosterol]]<ref>G J Schroepfer. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 Sterol Biosynthesis]. ''Annual Review of Biochemistry''. 1981-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 585–621. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.</ref> Lanosterol bisa dikonversi menjadi sterol lainnya, seperti [[kolesterol]] dan [[ergosterol]] <ref>G J Schroepfer. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.bi.50.070181.003101 Sterol Biosynthesis]. ''Annual Review of Biochemistry''. 1981-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 585–621. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.</ref><ref>N. D. Lees. [http://doi.wiley.com/10.1007/BF02537824 Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway ofSaccharomyces cerevisiae—A review]. ''Lipids''. 1995-03. Vol. 30 (3). hlm. 221–226. doi:10.1007/BF02537824.</ref>


Fosfatidilkolin merupakan kelompok fosfolipid yang  disintesis melalui lintasan sitidin 5-difosfat (CDP)-kolin yang memfosforilasi kolin i menjadi fosfokolin oleh kolin kinase kemudian dikonversi menjadi CDP-kolin oleh CPT:fosfokolin sitidiltransferase. Selanjutnya, CDP-kolin dikombinasikan dengan diasilgliserol oleh dua enzim yang terintegrasi ke retikulum endoplasma: CDP-kolin:1,2-diasilgliserol kolinfosfotransferase (CPT) dan CDP-kolin: 1,2-diasilgliserol kolin/etanolamin fosfotransferase (CEPT). lintasan CDP-kolin terdapat di semua sel mamalia berinti. Namun, di hati, hingga 30% fosfatidilkolin dihasilkan oleh konversi fosfatidletanolamin menjadi fosfatidilkolin oleh fosfatidiletanolamin N-metiltransferase (PEMT). Selain sintesis fosfatidlkolin,  fosfatidiletanolamin juga merupakan golongan fosfolipdid yang disintesis makhluk hidup melalui dua lintasan utama: lintasan CDP-etanolamin di retikulum endoplasma dan lintasan fosfatidilserin dekarboksilase (PSD) di mitokondria. lintasan CDP-etanolamin mirip dengan sintesis fosfatidilkolin. Fosfoetanolamin diubah menjadi CDP-etanolamin oleh CTP:fosfoetanolamin sitidiltransferase kemudian ditambahkan ke diasilgliserol oleh CEPT untuk membentuk fosfatidiletanolamin. lintasan PSD terjadi secara eksklusif di mitokondria, di mana fosfatidilserin didekarboksilasi oleh PSD untuk membentuk fosfatidiletanolamin. Sintesis fosfatidilserin, yang dikendalikan oleh dua sintase fosfatidilserin, merupakan langkah pembatas laju untuk sintesis fosfatidiletanolamin pada lintasan PSD.
Fosfatidilkolin merupakan kelompok fosfolipid yang  disintesis melalui lintasan sitidin 5-difosfat (CDP)-kolin yang memfosforilasi kolin i menjadi fosfokolin oleh kolin kinase kemudian dikonversi menjadi CDP-kolin oleh CPT:fosfokolin sitidiltransferase. Selanjutnya, CDP-kolin dikombinasikan dengan diasilgliserol oleh dua enzim yang terintegrasi ke retikulum endoplasma: CDP-kolin:1,2-diasilgliserol kolinfosfotransferase (CPT) dan CDP-kolin: 1,2-diasilgliserol kolin/etanolamin fosfotransferase (CEPT). lintasan CDP-kolin terdapat di semua sel mamalia berinti. Namun, di hati, hingga 30% fosfatidilkolin dihasilkan oleh konversi fosfatidletanolamin menjadi fosfatidilkolin oleh fosfatidiletanolamin N-metiltransferase (PEMT).<ref>Qin Yang. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30104701 Metabolites as regulators of insulin sensitivity and metabolism]. ''Nature Reviews. Molecular Cell Biology''. 2018-10. Vol. 19 (10). hlm. 654–672. doi:10.1038/s41580-018-0044-8.</ref> Selain sintesis fosfatidlkolin,  fosfatidiletanolamin juga merupakan golongan fosfolipdid yang disintesis makhluk hidup melalui dua lintasan utama: lintasan CDP-etanolamin di retikulum endoplasma dan lintasan fosfatidilserin dekarboksilase (PSD) di mitokondria. lintasan CDP-etanolamin mirip dengan sintesis fosfatidilkolin. Fosfoetanolamin diubah menjadi CDP-etanolamin oleh CTP:fosfoetanolamin sitidiltransferase kemudian ditambahkan ke diasilgliserol oleh CEPT untuk membentuk fosfatidiletanolamin. lintasan PSD terjadi secara eksklusif di mitokondria, di mana fosfatidilserin didekarboksilasi oleh PSD untuk membentuk fosfatidiletanolamin. Sintesis fosfatidilserin, yang dikendalikan oleh dua sintase fosfatidilserin, merupakan langkah pembatas laju untuk sintesis fosfatidiletanolamin pada lintasan PSD.<ref>Qin Yang. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30104701 Metabolites as regulators of insulin sensitivity and metabolism]. ''Nature Reviews. Molecular Cell Biology''. 2018-10. Vol. 19 (10). hlm. 654–672. doi:10.1038/s41580-018-0044-8.</ref>


=== Protein ===
=== Protein ===
Organisme memiliki kemampuan berbeda untuk mensintesis 20 jenis asam amino. Sebagian besar bakteri dan tumbuhan mampu semua jenis 20 asam amino. Namun, mamamalia hanya mampu mensintesis 11 asam amino nonesensial, sedangkan 9 [[Asam amino|asam amino esensial]] lainnya didapatkan dari makanan. Beberapa parasit sederhana, seperti bakteri ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', tidak mempunyai kemampuan untuk mensintesis seluruh asam amino dan mengambil asam amino langsung dari inangnya. Seluruh asam amino disintesis dari senyawa intermediat di dalam proses reaksi glikolisis, siklus asam sitrat atau lintasan pentosa fosfar, Nitrogen disediakan oleh [[asam glutamat]] dan [[glutamina]]. Sintesis asam amino non esensial bergantung pada pembentuk asam alfa-keto yang sesuai yang akan [[Transminasi|ditransaminasi]] untuk membentuk asam amino.
Organisme memiliki kemampuan berbeda untuk mensintesis 20 jenis asam amino. Sebagian besar bakteri dan tumbuhan mampu semua jenis 20 asam amino. Namun, mamamalia hanya mampu mensintesis 11 asam amino nonesensial, sedangkan 9 [[Asam amino|asam amino esensial]] lainnya didapatkan dari makanan.<ref>Nelson DL, Cox MM. [https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_0/page/841/mode/2up Lehninger principles of biochemistry]. W.H. Freeman and Company. 2005. hlm. 841. ISBN 0-7167-4339-6.</ref> Beberapa parasit sederhana, seperti bakteri ''[[Mycoplasma pneumoniae]]'', tidak mempunyai kemampuan untuk mensintesis seluruh asam amino dan mengambil asam amino langsung dari inangnya.<ref>R. Himmelreich. [https://academic.oup.com/nar/article-lookup/doi/10.1093/nar/24.22.4420 Complete Sequence Analysis of the Genome of the Bacterium Mycoplasma Pneumoniae]. ''Nucleic Acids Research''. 1996-11-01. Vol. 24 (22). hlm. 4420–4449. doi:10.1093/nar/24.22.4420.</ref> Seluruh asam amino disintesis dari senyawa intermediat di dalam proses reaksi glikolisis, siklus asam sitrat atau lintasan pentosa fosfar, Nitrogen disediakan oleh [[asam glutamat]] dan [[glutamina]]. Sintesis asam amino non esensial bergantung pada pembentuk asam alfa-keto yang sesuai yang akan [[Transminasi|ditransaminasi]] untuk membentuk asam amino.<ref>Guyton, AC, Hall JE. [https://www.moscmm.org/pdf/Guyton%20physiology.pdf Textbook of medical physiology]. Elsevier Saunders. 2006. hlm. 855. ISBN 0-7216-0240-1.</ref>


Asam amino disusun menjadi protein yang disatukan bersama menjadi sebuah [[Ikatan peptida|rantai ikatan peptida]]. Tiap protein yang berbeda memiliki sekuens yang unik dari residu asam amino yang merupakan [[Struktur biomolekul|struktur primernya]] . Asam amino dapat disambungkan dalam sekuens yang beragam untuk membentuk banyak variasi protein. Protein disusun dari asam amino yang diaktivasi oleh penempelan olem molekul [[Transfer RNA]] melalui ikatan [[Ester (kimia)|ester]].Prekursor [[aminoasil-tRNA]] dihasilkan oleh sebuah reaksi yang menggunakan ATP yang dilakukan oleh enzim [[Sintetase aminoasil-tRNA|sintetase aminoasll-tRNA]] Selanjutnya, aminoasil-tRNA ini menjadi substrat untuk [[ribosom]] yang menyatukan asam amino menjadi rantai protein memanjang menggunakan sekuens yang ada di dalam MRNA.
Asam amino disusun menjadi protein yang disatukan bersama menjadi sebuah [[Ikatan peptida|rantai ikatan peptida]]. Tiap protein yang berbeda memiliki sekuens yang unik dari residu asam amino yang merupakan [[Struktur biomolekul|struktur primernya]] . Asam amino dapat disambungkan dalam sekuens yang beragam untuk membentuk banyak variasi protein. Protein disusun dari asam amino yang diaktivasi oleh penempelan olem molekul [[Transfer RNA]] melalui ikatan [[Ester (kimia)|ester]].Prekursor [[aminoasil-tRNA]] dihasilkan oleh sebuah reaksi yang menggunakan ATP yang dilakukan oleh enzim [[Sintetase aminoasil-tRNA|sintetase aminoasll-tRNA]] <ref>Ibba M, Söll D. [https://www.embopress.org/doi/full/10.1093/embo-reports/kve095 The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis]. ''EMBO reports''. 2001-05-01. Vol. 2 (5). hlm. 382–387. doi:10.1093/embo-reports/kve095.</ref> Selanjutnya, aminoasil-tRNA ini menjadi substrat untuk [[ribosom]] yang menyatukan asam amino menjadi rantai protein memanjang menggunakan sekuens yang ada di dalam MRNA.<ref>P. Lengyel. [https://mmbr.asm.org/content/33/2/264 Mechanism of protein biosynthesis]. ''Microbiology and Molecular Biology Reviews''. 1969-06-01. Vol. 33 (2). hlm. 264–301. doi:10.1128/mmbr.33.2.264-301.1969.</ref><ref>''Mechanism of protein biosynthesis''. ''Bacteriological Reviews''. June 1969. Vol. 33 (2). hlm. 264–301. doi:10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969.</ref>


=== Sintesis nukleotida dan penghematan ===
=== Sintesis nukleotida dan penghematan ===
Nukleotida disusun dari asam amino, karbondioksida dan [[asam format]] di lintasan yang membutuhkan energi metabolis dalam jumlah besar. Karena itu, sebagian besar organisme mempunyai sistem yang efisien untuk menghemat nukleotida yang belum terbentuk.[[Purina]] disintesis menjadi nukleosida ( basa yang melekat kepada [[ribosa]]) [[Adenina]] dan [[guanina]] disusun dari prekursor [[nukleosida]] [[inosina]] monofosfat yang disintesis menggunakan atom dari asam amino [[glisina]], [[glutamina]] dan [[asam aspartat]] serta [[asam format]] yang dipindahkan dari koenzim [[tetrahidrofolat]]. Sedangkan, [[pirimidina]] disintesis dari basa [[orotat]] yang dibentuk dari glutamina dan asam aspartat.
Nukleotida disusun dari asam amino, karbondioksida dan [[asam format]] di lintasan yang membutuhkan energi metabolis dalam jumlah besar.<ref>Frederick B. Rudolph. [https://academic.oup.com/jn/article/124/suppl_1/124S/4730328 The Biochemistry and Physiology of Nucleotides]. ''The Journal of Nutrition''. 1994-01-01. Vol. 124 (suppl_1). hlm. 124S–127S. doi:10.1093/jn/124.suppl_1.124S.</ref><ref>Rita Zrenner. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants]. ''Annual Review of Plant Biology''. Mei 2005. Vol. 57 (1). hlm. 805–836. doi:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421.</ref> Karena itu, sebagian besar organisme mempunyai sistem yang efisien untuk menghemat nukleotida yang belum terbentuk.<ref>Frederick B. Rudolph. [https://academic.oup.com/jn/article/124/suppl_1/124S/4730328 The Biochemistry and Physiology of Nucleotides]. ''The Journal of Nutrition''. 1994-01-01. Vol. 124 (suppl_1). hlm. 124S–127S. doi:10.1093/jn/124.suppl_1.124S.</ref><ref>Rita Zrenner. [https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421 Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants]. ''Annual Review of Plant Biology''. Mei 2005. Vol. 57 (1). hlm. 805–836. doi:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421.</ref><ref>Claudio Stasolla. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0176161704705192 Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants]. ''Journal of Plant Physiology''. January 2003. Vol. 160 (11). hlm. 1271–1295. doi:10.1078/0176-1617-01169.</ref>[[Purina]] disintesis menjadi nukleosida ( basa yang melekat kepada [[ribosa]])<ref>Oluwafemi Davies. [http://koreascience.or.kr/article/JAKO201213549741032.page Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism]. ''BMB Reports''. April 2012. Vol. 45 (4). hlm. 259–264. doi:10.5483/BMBRep.2012.45.4.259.</ref> [[Adenina]] dan [[guanina]] disusun dari prekursor [[nukleosida]] [[inosina]] monofosfat yang disintesis menggunakan atom dari asam amino [[glisina]], [[glutamina]] dan [[asam aspartat]] serta [[asam format]] yang dipindahkan dari koenzim [[tetrahidrofolat]]. Sedangkan, [[pirimidina]] disintesis dari basa [[orotat]] yang dibentuk dari glutamina dan asam aspartat.<ref>Janet L Smith. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0959440X95800077 Enzymes of nucleotide synthesis]. ''Current Opinion in Structural Biology''. Desember 1995. Vol. 5 (6). hlm. 752–757. doi:10.1016/0959-440X(95)80007-7.</ref>


== Xenobiotika dan metabolisme redoks ==
== Xenobiotika dan metabolisme redoks ==
Seluruh organisme secara konstan terpapar oleh senyawa yang mereka tidak bisa gunakan sebagai nutrisi dan dapat berbahaya, jika berakumulasi di dalam sel karena tidak memiliki fungsi metabolis. Senyawa yang berpotensi membahayakan ini disebut xenobiotik.<ref>Bernard Testa. [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cbdv.200690111 The Biochemistry of Drug Metabolism – An Introduction]. ''Chemistry & Biodiversity''. Oktober 2006. Vol. 3 (10). hlm. 1053–1101. doi:10.1002/cbdv.200690111.</ref> Xenobiotik, seperti [[Obat|obat sintetis]], [[Racun|racun alami]], dan [[antibiotik]] didetokfisikasi oleh serangkaian enzim metabolis. Pada manusia,termasuk di antaranya [[Sitokrom P450|sitokrom P450 oksidase]],<ref>P. B. Danielson. [https://www.eurekaselect.com/64118/article The Cytochrome P450 Superfamily: Biochemistry, Evolution and Drug Metabolism in Humans]. ''Current Drug Metabolism''. Desember 2002. doi:10.2174/1389200023337054.</ref><ref>''The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans''. ''Current Drug Metabolism''. December 2002. Vol. 3 (6). hlm. 561–97. doi:10.2174/1389200023337054.</ref> [[Glukuronosiltransferase|UDP-glukuronosiltransferase]],<ref>C. D. King. [https://www.eurekaselect.com/65538/article UDP-Glucuronosyltransferases]. ''Current Drug Metabolism''. Agustus 2000. doi:10.2174/1389200003339171.</ref> dan [[Glutation S-transferase|glutation ''S''-transferase]].<ref>D. Sheehan. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11695986/ Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily]. ''The Biochemical Journal''. November 2001. Vol. 360 (Pt 1). hlm. 1–16. doi:10.1042/0264-6021:3600001.</ref> Sistem ini terbagi menjadi tiga langkah. Langkah pertama ialah mengoksidasi xenobiotik (fase I) dan mengonjugasi gugus berbahan dasar air terhadap molekul (fase II). Xenobiotik larut air yang telah temodikasi dapat dipompa keluar dari sel dan organisme multiseluler akan mencerna lebih jauh, sebelum senyawa tersebut dieskresikan (fase III). Pada ilmu [[ekologi]], reaksi ini sangat penting dalam proses [[biodegradasi]] polutan oleh mikrob dan [[bioremediasi]] lahan yang terkontaminasi serta tumpahan minyak.<ref>Teca Calcagno Galvão. [https://www.cell.com/trends/biotechnology/abstract/S0167-7799(05)00223-4 Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool]. ''Trends in Biotechnology''. Oktober 2005. Vol. 23 (10). hlm. 497–506. doi:10.1016/j.tibtech.2005.08.002.</ref> Banyak reaksi mikrob yang juga ada pada organisme multiseluler. Akan tetapi, dikarenakan diversitas jenis mikrob, organisme ini dapat menangani xenobiotik dalam jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan organisme multiseluler. Organisme ini juga dapat mendegradasi [[polutan organik persisten]] seperti senyawa [[organoklorida]].<ref>Dick B. Janssen. [https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities]. ''Environmental Microbiology''. 2005. Vol. 7 (12). hlm. 1868–1882. doi:10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x.</ref>


 
Masalah serupa untuk xenobiotik terjadi untuk [[organisme aerobik]] adalah [[stres oksidatif]].<ref>C. Rice-Evans. [https://portlandpress.com/biochemsocsymp/article/doi/10.1042/bss0610001/50002/Oxidative-stress-the-paradox-of-aerobic-life Oxidative stress: the paradox of aerobic life]. ''Biochemical Society Symposia''. November 1995. Vol. 61. hlm. 1–31. doi:10.1042/bss0610001.</ref> Stres oksidatif dimulai dengan reaksi [[fosforilasi oksidatif]] dan pembentukan [[Disulfida|ikatan disulfida]] selama [[pelipatan protein]] yang menghasilkan [[spesi oksigen reaktif]], seperti [[hidrogen peroksida]] <ref>Benjamin P. Tu. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172237/ Oxidative protein folding in eukaryotes]. ''The Journal of Cell Biology''. Februari 2004. Vol. 164 (3). hlm. 341–346. doi:10.1083/jcb.200311055.</ref> Oksidan yang bersifat merusak ini dihilangkan oleh metabolit antioksidan seperti [[glutation]] dan enzim [[Enzim katalase|katalase]] dan [[peroksidase]].<ref>H Sies. [http://doi.wiley.com/10.1113/expphysiol.1997.sp004024 Oxidative stress: oxidants and antioxidants]. ''Experimental Physiology''. Maret 1997. Vol. 82 (2). hlm. 291–295. doi:10.1113/expphysiol.1997.sp004024.</ref><ref>Vertuani S. [https://www.eurekaselect.com/62686/article The Antioxidants and Pro-Antioxidants Network: An Overview]. ''Current Pharmaceutical Design''. Mei 2004. doi:10.2174/1381612043384655.</ref>
Seluruh organisme secara konstan terpapar oleh senyawa yang mereka tidak bisa gunakan sebagai nutrisi dan dapat berbahaya, jika berakumulasi di dalam sel karena tidak memiliki fungsi metabolis. Senyawa yang berpotensi membahayakan ini disebut xenobiotik. Xenobiotik, seperti [[Obat|obat sintetis]], [[Racun|racun alami]], dan [[antibiotik]] didetokfisikasi oleh serangkaian enzim metabolis. Pada manusia,termasuk di antaranya [[Sitokrom P450|sitokrom P450 oksidase]], [[Glukuronosiltransferase|UDP-glukuronosiltransferase]], dan [[Glutation S-transferase|glutation ''S''-transferase]]. Sistem ini terbagi menjadi tiga langkah. Langkah pertama ialah mengoksidasi xenobiotik (fase I) dan mengonjugasi gugus berbahan dasar air terhadap molekul (fase II). Xenobiotik larut air yang telah temodikasi dapat dipompa keluar dari sel dan organisme multiseluler akan mencerna lebih jauh, sebelum senyawa tersebut dieskresikan (fase III). Pada ilmu [[ekologi]], reaksi ini sangat penting dalam proses [[biodegradasi]] polutan oleh mikrob dan [[bioremediasi]] lahan yang terkontaminasi serta tumpahan minyak. Banyak reaksi mikrob yang juga ada pada organisme multiseluler. Akan tetapi, dikarenakan diversitas jenis mikrob, organisme ini dapat menangani xenobiotik dalam jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan organisme multiseluler. Organisme ini juga dapat mendegradasi [[polutan organik persisten]] seperti senyawa [[organoklorida]].
 
Masalah serupa untuk xenobiotik terjadi untuk [[organisme aerobik]] adalah [[stres oksidatif]]. Stres oksidatif dimulai dengan reaksi [[fosforilasi oksidatif]] dan pembentukan [[Disulfida|ikatan disulfida]] selama [[pelipatan protein]] yang menghasilkan [[spesi oksigen reaktif]], seperti [[hidrogen peroksida]] Oksidan yang bersifat merusak ini dihilangkan oleh metabolit antioksidan seperti [[glutation]] dan enzim [[Enzim katalase|katalase]] dan [[peroksidase]].


== Termodinamika organisme ==
== Termodinamika organisme ==
 
Organisme hidup harus mematuhi [[hukum termodinamika]] yang mengatur perpindahan panas dan [[Usaha (fisika)|usaha]]. [[Hukum termodinamika kedua]] menyatakan bahwa di dalam [[sistem tertutup]], jumlah [[entropi]] tidak dapat berkurang. Walaupun kompleksitas organisme hidup terlihat berkontradiksi terhadap hukum tersebut, kehidupan hanya terjadi karena seluruh organisme merupakan [[sistem terbuka]] yang menukar [[materi]] dan [[energi]] ke lingkungannya. Jadi, sistem kehidupan tidak berada di dalam kesetimbangan, tetapi berada di dalam [[sistem disipatif]] yang mempertahankan keadaan kompleksitas tinggi yang menyebabkan peningkatan entropi sekitar.<ref>U. von Stockar. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272899000651 Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth]. ''Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics''. Agustus 1998. Vol. 1412 (3). hlm. 191–211. doi:10.1016/S0005-2728(99)00065-1.</ref> Metabolisme mencapai kondisi ini dengan memasangkan reaksi katabolisme yang [[Proses spontan|spontan]] dengan reaksi nonspontan dari anabolisme. Pada [[terminologi]] termodinamika, metabolisme mempertahankan keteraturan dengan menciptakan ketidakteraturan.<ref>Y. Demirel. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301462202000698 Thermodynamics and bioenergetics]. ''Biophysical Chemistry''. 2002-06-19. Vol. 97 (2). hlm. 87–111. doi:10.1016/S0301-4622(02)00069-8.</ref>
 
Organisme hidup harus mematuhi [[hukum termodinamika]] yang mengatur perpindahan panas dan [[Usaha (fisika)|usaha]]. [[Hukum termodinamika kedua]] menyatakan bahwa di dalam [[sistem tertutup]], jumlah [[entropi]] tidak dapat berkurang. Walaupun kompleksitas organisme hidup terlihat berkontradiksi terhadap hukum tersebut, kehidupan hanya terjadi karena seluruh organisme merupakan [[sistem terbuka]] yang menukar [[materi]] dan [[energi]] ke lingkungannya. Jadi, sistem kehidupan tidak berada di dalam kesetimbangan, tetapi berada di dalam [[sistem disipatif]] yang mempertahankan keadaan kompleksitas tinggi yang menyebabkan peningkatan entropi sekitar. Metabolisme mencapai kondisi ini dengan memasangkan reaksi katabolisme yang [[Proses spontan|spontan]] dengan reaksi nonspontan dari anabolisme. Pada [[terminologi]] termodinamika, metabolisme mempertahankan keteraturan dengan menciptakan ketidakteraturan.


== Regulasi dan kontrol ==
== Regulasi dan kontrol ==
Karena lingkungan sebagian besar organisme terus berubah, reaksi metabolisme harus diatur dengan baik untuk mempertahankan serangkaian kondisi konstan dalam sel. Kondisi ini disebut [[homeostasis]]. Ada dua konsep yang saling berhubungan dekat dan harus dimengerti untuk memahami bagaimana lintasan metabolisme dapat dikontrol. Pertama, regulasi suatu enzim di dalam lintasan dilihat dari bagaimana aktivitasnya meningkat dan berkurang sebagai respons terhadap sinyal. Kedua, seberapa besar efek perubahan aktivitas yang dilakukan oleh enzim mempunyai pengaruh pada keseluruhan lintasan yang terjadi (jumlah [[fluks]] yang terjadi pada lintasan) Misalnya, ketika suatu enzim menunjukkan perubahan yang besar pada suatu aktivitas, tetapi perubahan ini hanya mempunyai efek yang kecil pada fluks yang ada di lintasan metabolisme, maka enzim ini tidak terlibat sebagai kontrol lintasan.
Karena lingkungan sebagian besar organisme terus berubah, reaksi metabolisme harus diatur dengan baik untuk mempertahankan serangkaian kondisi konstan dalam sel. Kondisi ini disebut [[homeostasis]].<ref>Albert R. [https://journals.biologists.com/jcs/article/118/21/4947/28519/Scale-free-networks-in-cell-biology Scale-free networks in cell biology]. ''J Cell Sci''. 2005. Vol. 118 (Pt 21). hlm. 4947–57. doi:10.1242/jcs.02714.</ref><ref>Brand M. [http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/200/2/193 Regulation analysis of energy metabolism]. ''J Exp Biol''. 1997. Vol. 200 (Pt 2). hlm. 193–202.</ref> Ada dua konsep yang saling berhubungan dekat dan harus dimengerti untuk memahami bagaimana lintasan metabolisme dapat dikontrol. Pertama, regulasi suatu enzim di dalam lintasan dilihat dari bagaimana aktivitasnya meningkat dan berkurang sebagai respons terhadap sinyal. Kedua, seberapa besar efek perubahan aktivitas yang dilakukan oleh enzim mempunyai pengaruh pada keseluruhan lintasan yang terjadi (jumlah [[fluks]] yang terjadi pada lintasan)<ref>M. Salter. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7925313/ Metabolic control]. ''Essays in Biochemistry''. 1994. Vol. 28. hlm. 1–12.</ref> Misalnya, ketika suatu enzim menunjukkan perubahan yang besar pada suatu aktivitas, tetapi perubahan ini hanya mempunyai efek yang kecil pada fluks yang ada di lintasan metabolisme, maka enzim ini tidak terlibat sebagai kontrol lintasan.<ref>Hans V. Westerhoff. [https://portlandpress.com/bioscirep/article/4/1/1/77673/Modern-theories-of-metabolic-control-and-their Modern theories of metabolic control and their applicationsReview]. ''Bioscience Reports''. January 1984. Vol. 4 (1). hlm. 1–22. doi:10.1007/BF01120819.</ref>


Ada beberapa tingkatan dari regulasi metabolisme. Pada regulasi intrinsik, lintasan metabolisme meregulasi dirinya sendiri sebagai respons terhadap perubahan jumlah substrat atau produk. Misalnya, berkurangnya jumlah produk akan meningkatkan flux yang ada di lintasan sebagai kompensasi. Jenis regulasi ini sering melibatkan [[regulasi alosterik]] dari beberapa enzim yang ada di lintasan. Kontrol ekstrinsi melibatkan suatu sel yang ada di dalam organisme multiseluler yang mengubah metabolismenya sebagai respons terhadap sinyal dari sel lain, Sinyal ini biasanya dalam bentuk pengirim pesan larut air, seperti hormon dan [[faktor pertumbuhan]] yang dapat dideteksi oleh [[Reseptor (biokimia)|reseptor]] spesifik yang ada di permukaan sel. Sinyal ini akan ditransmisikan ke dalam sel oleh [[sistem penghantar kedua]] yang biasanya melibatkan reaksi [[fosforilasi]] protein.
Ada beberapa tingkatan dari regulasi metabolisme. Pada regulasi intrinsik, lintasan metabolisme meregulasi dirinya sendiri sebagai respons terhadap perubahan jumlah substrat atau produk. Misalnya, berkurangnya jumlah produk akan meningkatkan flux yang ada di lintasan sebagai kompensasi.<ref>M. Salter. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7925313/ Metabolic control]. ''Essays in Biochemistry''. 1994. Vol. 28. hlm. 1–12.</ref> Jenis regulasi ini sering melibatkan [[regulasi alosterik]] dari beberapa enzim yang ada di lintasan.<ref>''Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation''. ''The Biochemical Journal''. October 1995. Vol. 311 ( Pt 1) (Pt 1). hlm. 35–9. doi:10.1042/bj3110035.</ref> Kontrol ekstrinsi melibatkan suatu sel yang ada di dalam organisme multiseluler yang mengubah metabolismenya sebagai respons terhadap sinyal dari sel lain, Sinyal ini biasanya dalam bentuk pengirim pesan larut air, seperti hormon dan [[faktor pertumbuhan]] yang dapat dideteksi oleh [[Reseptor (biokimia)|reseptor]] spesifik yang ada di permukaan sel.<ref>[https://archive.org/details/sim_quarterly-reviews-of-biophysics_2005-11_38_4/page/321 Transduction of biochemical signals across cell membranes]. ''Quarterly Reviews of Biophysics''. November 2005. Vol. 38 (4). hlm. 321–30. doi:10.1017/S0033583506004136.</ref> Sinyal ini akan ditransmisikan ke dalam sel oleh [[sistem penghantar kedua]] yang biasanya melibatkan reaksi [[fosforilasi]] protein.<ref>Philip Cohen. [https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/abstract/S0968-0004(00)01712-6 The regulation of protein function by multisite phosphorylation – a 25 year update]. ''Trends in Biochemical Sciences''. Desember 2000. Vol. 25 (12). hlm. 596–601. doi:10.1016/S0968-0004(00)01712-6.</ref>


Suatu contoh yang dapat menggambarkan kontrol ekstrinsik ialah regulasi metabolisme glukosa oleh hormon [[insulin]]. Insulin dihasilkan sebagai respons dari kenaikan [[Gula darah|konsentrasi gula darah]]. Melekatnya hormon pada [[reseptor insulin]] mengaktifkan kinase protein secara berurutan yang menyebabkan sel mengambil glukosa dan mengonversinya menjadi bentuk simpanan glukosa, seperti asam lemak dan glikogen. Metabolisme glikogen dikontrol oleh aktivitas enzim [[fosforilase]] yang menguraikan glikogen dan enzim [[glikogen sintase]] yang mensintesisnya, Enzim ini diregulasi di dalam sebuah proses timbal balik dengan reaksi fosforilasi yang menghambat glikogen sintase, tetapi mengaktifkan fosforilase. Insulin menyebabkan sintesis glikogen dengan mengaktifkan [[protein fosfatase]] dan menganghasilkan penurunan fosfforilasi enzim ini.
Suatu contoh yang dapat menggambarkan kontrol ekstrinsik ialah regulasi metabolisme glukosa oleh hormon [[insulin]].<ref>G. E. Lienhard. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1734513/ How cells absorb glucose]. ''Scientific American''. 1992-01. Vol. 266 (1). hlm. 86–91. doi:10.1038/scientificamerican0192-86.</ref> Insulin dihasilkan sebagai respons dari kenaikan [[Gula darah|konsentrasi gula darah]]. Melekatnya hormon pada [[reseptor insulin]] mengaktifkan kinase protein secara berurutan yang menyebabkan sel mengambil glukosa dan mengonversinya menjadi bentuk simpanan glukosa, seperti asam lemak dan glikogen.<ref>Peter J. Roach. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11949930/ Glycogen and its metabolism]. ''Current Molecular Medicine''. Maret 2002. Vol. 2 (2). hlm. 101–120. doi:10.2174/1566524024605761.</ref> Metabolisme glikogen dikontrol oleh aktivitas enzim [[fosforilase]] yang menguraikan glikogen dan enzim [[glikogen sintase]] yang mensintesisnya, Enzim ini diregulasi di dalam sebuah proses timbal balik dengan reaksi fosforilasi yang menghambat glikogen sintase, tetapi mengaktifkan fosforilase. Insulin menyebabkan sintesis glikogen dengan mengaktifkan [[protein fosfatase]] dan menganghasilkan penurunan fosfforilasi enzim ini.<ref>C. B. Newgard. [https://diabetes.diabetesjournals.org/content/49/12/1967 Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1]. ''Diabetes''. Desember 2000. Vol. 49 (12). hlm. 1967–1977. doi:10.2337/diabetes.49.12.1967.</ref>


== Evolusi ==
== Evolusi ==
Lintasan metabolisme utama yang telah dijelaskan di atas, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat ada pada seluruh [[Sistem tiga domain|tiga domain]] makhluk hidup dan juga ada pada [[leluhur universal terakhir]]. Sel leluhur universal merupakan [[prokariota]] dan mungkin merupakan suatu [[metanogen]] yang memiliki metabolisme asam amino, nukleotida, karbohidrat, dan lipid yang ekstensif. Retensi keberadaan lintasan purba pada [[evolusi]] makhluk hidup setelahnya mungkin merupakan hasil dari reaksi yang memiliki solusi optimum untuk masalah metabolisme tertentu dengan lintasan, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat yang menghasilkan produk akhir dengan efisiensi yang tinggi dan dengan langkah dalam jumlah minimum. Lintasan metabolisme berbasis enzim pertama mungkin merupakan bagian dari metabolisme nukleotida purina, sedangkan lintasan metabolisme sebelumnya merupakan bagian dari [[Hipotesis dunia RNA|dunia RNA purba]].
Lintasan metabolisme utama yang telah dijelaskan di atas, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat ada pada seluruh [[Sistem tiga domain|tiga domain]] makhluk hidup dan juga ada pada [[leluhur universal terakhir]].<ref>Eric Smith. [https://www.pnas.org/content/101/36/13168 Universality in intermediary metabolism]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. September 2004. Vol. 101 (36). hlm. 13168–13173. doi:10.1073/pnas.0404922101.</ref><ref>AH Romano. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0923250896839982 Evolution of carbohydrate metabolic pathways]. ''Research in Microbiology''. Juli 1996. Vol. 147 (6). hlm. 448–455. doi:10.1016/0923-2508(96)83998-2.</ref> Sel leluhur universal merupakan [[prokariota]] dan mungkin merupakan suatu [[metanogen]] yang memiliki metabolisme asam amino, nukleotida, karbohidrat, dan lipid yang ekstensif.<ref>Arthur L. Koch. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065291108601356 Advances in Microbial Physiology]. Academic Press. Januari 1998. Vol. 40. hlm. 353–399. doi:10.1016/s0065-2911(08)60135-6.</ref><ref>Christos Ouzounis. [https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1016/0014-5793%2896%2900631-X The emergence of major cellular processes in evolution]. ''FEBS Letters''. Juli 1996. Vol. 390 (2). hlm. 119–123. doi:10.1016/0014-5793(96)00631-X.</ref> Retensi keberadaan lintasan purba pada [[evolusi]] makhluk hidup setelahnya mungkin merupakan hasil dari reaksi yang memiliki solusi optimum untuk masalah metabolisme tertentu dengan lintasan, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat yang menghasilkan produk akhir dengan efisiensi yang tinggi dan dengan langkah dalam jumlah minimum.<ref>Oliver Ebenhöh. [https://doi.org/10.1006/bulm.2000.0197 Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems]. ''Bulletin of Mathematical Biology''. January 2001. Vol. 63 (1). hlm. 21–55. doi:10.1006/bulm.2000.0197.</ref><ref>Enrique Meléndez-Hevia. [https://doi.org/10.1007/BF02338838 The puzzle of the Krebs citric acid cycle: Assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution]. ''Journal of Molecular Evolution''. September 1996. Vol. 43 (3). hlm. 293–303. doi:10.1007/BF02338838.</ref> Lintasan metabolisme berbasis enzim pertama mungkin merupakan bagian dari metabolisme nukleotida purina, sedangkan lintasan metabolisme sebelumnya merupakan bagian dari [[Hipotesis dunia RNA|dunia RNA purba]].<ref>Gustavo Caetano-Anollés. [https://www.pnas.org/content/104/22/9358 The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. 2007-05-29. Vol. 104 (22). hlm. 9358–9363. doi:10.1073/pnas.0701214104.</ref>


Banyak model yang diusulkan untuk menjelaskan bagaimana lintasan metabolisme baru berevolusi. Model ini termasuk penambahan secara berurutan enzim baru kepada lintasan purba yang pendek, duplikasi, lalu menyebarkan ke seluruh lintasan sekaligus memasukkan enzim yang telah ada dan menyusunnya menjadi lintasan reaksi yang baru. Kepentingan relatif dari mekanisme ini masih belum jelas, tetapi studi [[genomika]] menunjukkan bahwa enzim yang ada di dalam lintasan kemungkinan mempunyai leluhur yang sama. Mekanisme ini menyatakan kemungkinan bahwa banyak lintasan berevolusi secara tahap demi tahap dengan fungsi baru yang diciptakan oleh tahap yang sebelumnya ada di dalam lintasan. Sebuah model alternatif berasal dari studi tentang jejak evolusi struktur protein di dalam jaringan metabolisme . Studi ini menyatakan kemungkinan bahwa enzim perlahan bergabung dengan meminjam enzim dengan fungsi yang sama pada jalur metabolisme yang berbeda (ada di dalam [[basis data MANET]]) Proses bergabungnya enzim ini menghasilkan sebuah mosaik enzim evolusioner. Kemungkinan ketiga ialah sebagian metabolisme mungkin ada sebagai 'modul' yang dapat digunakan kembali di dalam lintasan berbeda dan melakukan fungsi yang sama pada molekul berbeda
Banyak model yang diusulkan untuk menjelaskan bagaimana lintasan metabolisme baru berevolusi. Model ini termasuk penambahan secara berurutan enzim baru kepada lintasan purba yang pendek, duplikasi, lalu menyebarkan ke seluruh lintasan sekaligus memasukkan enzim yang telah ada dan menyusunnya menjadi lintasan reaksi yang baru.<ref>Steffen Schmidt. [https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/abstract/S0968-0004(03)00114-2 Metabolites: a helping hand for pathway evolution?]. ''Trends in Biochemical Sciences''. Juni 2003. Vol. 28 (6). hlm. 336–341. doi:10.1016/S0968-0004(03)00114-2.</ref> Kepentingan relatif dari mekanisme ini masih belum jelas, tetapi studi [[genomika]] menunjukkan bahwa enzim yang ada di dalam lintasan kemungkinan mempunyai leluhur yang sama. Mekanisme ini menyatakan kemungkinan bahwa banyak lintasan berevolusi secara tahap demi tahap dengan fungsi baru yang diciptakan oleh tahap yang sebelumnya ada di dalam lintasan.<ref>Sara Light. [https://doi.org/10.1186/1471-2105-5-15 Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli]. ''BMC Bioinformatics''. February 2004. Vol. 5 (1). hlm. 15. doi:10.1186/1471-2105-5-15.</ref><ref>Rui Alves. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283602005466 Evolution of Enzymes in Metabolism: A Network Perspective]. ''Journal of Molecular Biology''. Juli 2002. Vol. 320 (4). hlm. 751–770. doi:10.1016/S0022-2836(02)00546-6.</ref> Sebuah model alternatif berasal dari studi tentang jejak evolusi struktur protein di dalam jaringan metabolisme . Studi ini menyatakan kemungkinan bahwa enzim perlahan bergabung dengan meminjam enzim dengan fungsi yang sama pada jalur metabolisme yang berbeda (ada di dalam [[basis data MANET]])<ref>Hee Shin Kim. [https://doi.org/10.1186/1471-2105-7-351 MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks]. ''BMC Bioinformatics''. 2006-07-19. Vol. 7 (1). hlm. 351. doi:10.1186/1471-2105-7-351.</ref> Proses bergabungnya enzim ini menghasilkan sebuah mosaik enzim evolusioner.<ref>Sarah A. Teichmann. [https://www.cell.com/trends/biotechnology/abstract/S0167-7799(01)01813-3 Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic]. ''Trends in Biotechnology''. 2001-12-01. Vol. 19 (12). hlm. 482–486. doi:10.1016/S0167-7799(01)01813-3.</ref> Kemungkinan ketiga ialah sebagian metabolisme mungkin ada sebagai 'modul' yang dapat digunakan kembali di dalam lintasan berbeda dan melakukan fungsi yang sama pada molekul berbeda<ref>Victor Spirin. [https://www.pnas.org/content/103/23/8774 A metabolic network in the evolutionary context: Multiscale structure and modularity]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. 2006-06-06. Vol. 103 (23). hlm. 8774–8779. doi:10.1073/pnas.0510258103.</ref>


Evolusi juga dapat menyebabkan hilangnya fungsi metabolisme. Sebagai contoh, beberapa proses metabolisme pada parasit yang tidak esensial untuk bertahan hidup menjadi hilang sehingga kebutuhan asam amino, nukleotida, dan karbohidrat mereka ambil dari [[inang]]. Kondisi yang sama juga dapat dilihat pada organisme [[Endosimbion|endosimbiotik]].
Evolusi juga dapat menyebabkan hilangnya fungsi metabolisme. Sebagai contoh, beberapa proses metabolisme pada parasit yang tidak esensial untuk bertahan hidup menjadi hilang sehingga kebutuhan asam amino, nukleotida, dan karbohidrat mereka ambil dari [[inang]].<ref>Jeffrey G Lawrence. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959437X05001760 Common themes in the genome strategies of pathogens]. ''Current Opinion in Genetics & Development''. Desember 2005. Vol. 15 (6). hlm. 584–588. doi:10.1016/j.gde.2005.09.007.</ref><ref>Jennifer J Wernegreen. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959437X05001826 For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism]. ''Current Opinion in Genetics & Development''. Desember 2005. Vol. 15 (6). hlm. 572–583. doi:10.1016/j.gde.2005.09.013.</ref> Kondisi yang sama juga dapat dilihat pada organisme [[Endosimbion|endosimbiotik]].<ref>Csaba Pál. [https://www.nature.com/articles/nature04568 Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks]. ''Nature''. 2006-03. Vol. 440 (7084). hlm. 667–670. doi:10.1038/nature04568.</ref>


== Investigasi dan manipulasi ==
== Investigasi dan manipulasi ==
Secara klasik, metabolisme dipelajari dengan pendekatan [[Reduksionisme|reduksionis]] yang berfokus pada lintasan metabolisme tunggal. Pendekatan ini menggunakan [[pelacak radioaktif]] pada tingkat organisme, jaringan, atau sel. Lintasan metabolisme dari prekursor hingga produk akhir didefinisikan dengan mengidentifikasi berbagai senyawa intermediat dan produk yang memiliki label senyawa radioaktif.<ref>Michael J. Rennie. [https://www.cambridge.org/core/journals/proceedings-of-the-nutrition-society/article/an-introduction-to-the-use-of-tracers-in-nutrition-and-metabolism/CD8DD251F9CE5D4A94DA4579F2ECAB74 An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism]. ''Proceedings of the Nutrition Society''. November 1999. Vol. 58 (4). hlm. 935–944. doi:10.1017/S002966519900124X.</ref> Enzim-enzim yang mengatalisis reaksi-reaksi kimia [[Purifikasi protein|dimurnikan]] sehingga [[Kinetika enzim|kinetika]] dan responsnya terhadap [[inhibitor]] dapat dipelajari. Pendekatan paralel juga dilakukan untuk mengidentifikasi molekul-molekul kecil di dalam sel dan jaringan; serangkaian molekul lengkap ini dikenal dengan nama [[metabolom]]. Meskipun dapat memberikan gambaran yang baik tentang struktur dan lintasan metabolisme sederhana, studi ini tidak memadai ketika diterapkan pada sistem yang lebih kompleks, seperti metabolisme pada sebuah sel lengkap.<ref>Robert D. Phair. [https://doi.org/10.1016/S0026-0495(97)90154-2 Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology]. ''Metabolism''. 1997-12. Vol. 46 (12). hlm. 1489–1495. doi:10.1016/s0026-0495(97)90154-2.</ref>


Kompleksitas [[jejaring metabolisme]] di dalam sel yang mengandung ribuan enzim berbeda dapat dilihat pada ilustrasi yang menampilkan reaksi 43 protein dan 40 metabolit: urutan genom pada gambar tersebut mengandung hingga 26.000 gen.<ref>Lieven Sterck. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369526607000088 How many genes are there in plants (… and why are they there)?]. ''Current Opinion in Plant Biology''. April 2007. Vol. 10 (2). hlm. 199–203. doi:10.1016/j.pbi.2007.01.004.</ref> Data [[genomika]] seperti ini dapat digunakan untuk mengonstruksi kembali jejaring reaksi biokimia yang lengkap dan menghasilkan model matematika yang lebih komprehensif untuk menjelaskan dan memprediksi bagaimana reaksi ini bekerja.<ref>Irina Borodina. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958166905000649 From genomes to in silico cells via metabolic networks]. ''Current Opinion in Biotechnology''. June 2005. Vol. 16 (3). hlm. 350–355. doi:10.1016/j.copbio.2005.04.008.</ref> Model ini ampuh ketika digunakan untuk mengintegrasikan data lintasan dan metabolit yang didapatkan melalui metode klasik dengan data [[ekspresi gen]] yang didapatkan dari studi [[proteomika]] serta [[DNA microarray|DNA ''microarray'']]<ref>[https://archive.org/details/sim_trends-in-biochemical-sciences_2006-05_31_5/page/284 Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks]. ''Trends in Biochemical Sciences''. May 2006. Vol. 31 (5). hlm. 284–91. doi:10.1016/j.tibs.2006.03.007.</ref> Dengan teknik ini, model metabolisme manusia dapat dibentuk yang selanjutnya mengarahkan penemuan obat dan penelitian biokimia.<ref>Natalie C. Duarte. [https://www.pnas.org/content/104/6/1777 Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. Februari 2007. Vol. 104 (6). hlm. 1777–1782. doi:10.1073/pnas.0610772104.</ref> Model ini juga digunakan dalam [[Teori jaringan|analisis jejaring]] untuk mengklasifikasikan penyakit manusia menjadi kelompok-kelompok berdasarkan kesamaan protein dan metabolit mereka.<ref>Kwang-Il Goh. [https://www.pnas.org/content/104/21/8685 The human disease network]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. Mei 2007. Vol. 104 (21). hlm. 8685–8690. doi:10.1073/pnas.0701361104.</ref><ref>D.- S. Lee. [https://doi.org/10.1073/pnas.0802208105 The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity]. ''Proceedings of the National Academy of Sciences''. Juli 2008. Vol. 105 (29). hlm. 9880–9885. doi:10.1073/pnas.0802208105.</ref>


Secara klasik, metabolisme dipelajari dengan pendekatan [[Reduksionisme|reduksionis]] yang berfokus pada lintasan metabolisme tunggal. Pendekatan ini menggunakan [[pelacak radioaktif]] pada tingkat organisme, jaringan, atau sel. Lintasan metabolisme dari prekursor hingga produk akhir didefinisikan dengan mengidentifikasi berbagai senyawa intermediat dan produk yang memiliki label senyawa radioaktif. Enzim-enzim yang mengatalisis reaksi-reaksi kimia [[Purifikasi protein|dimurnikan]] sehingga [[Kinetika enzim|kinetika]] dan responsnya terhadap [[inhibitor]] dapat dipelajari. Pendekatan paralel juga dilakukan untuk mengidentifikasi molekul-molekul kecil di dalam sel dan jaringan; serangkaian molekul lengkap ini dikenal dengan nama [[metabolom]]. Meskipun dapat memberikan gambaran yang baik tentang struktur dan lintasan metabolisme sederhana, studi ini tidak memadai ketika diterapkan pada sistem yang lebih kompleks, seperti metabolisme pada sebuah sel lengkap.
Jejaring metabolisme bakteri adalah contoh yang sangat baik dari organisasi [[Dasi kupu-kupu (biologi)|dasi kupu-kupu]],<ref>Marie Csete. [https://www.cell.com/trends/biotechnology/abstract/S0167-7799(04)00200-8 Bow ties, metabolism and disease]. ''Trends in Biotechnology''. September 2004. Vol. 22 (9). hlm. 446–450. doi:10.1016/j.tibtech.2004.07.007.</ref><ref>Jing Zhao. [https://doi.org/10.1186/1471-2105-7-386 Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks]. ''BMC Bioinformatics''. Agustus 2006. Vol. 7 (1). hlm. 386. doi:10.1186/1471-2105-7-386.</ref><ref>Hong-Wu Ma. [https://academic.oup.com/bioinformatics/article/19/11/1423/220836 The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks]. ''Bioinformatics''. Juli 2003. Vol. 19 (11). hlm. 1423–1430. doi:10.1093/bioinformatics/btg177.</ref> suatu proses yang masukannya adalah berbagai nutrien yang sangat beragam dan keluarannya adalah berbagai produk dan makromolekul kompleks yang sangat bervariasi meskipun prosesnya hanya melibatkan senyawa intermediat yang jenisnya relatif sedikit. [[Rekayasa metabolisme]] merupakan penerapan teknologi paling utama dari informasi ini. Organisme seperti [[khamir]], tumbuhan, dan bakteri direkayasa genetiknya agar mereka lebih berguna dalam proses [[bioteknologi]] dan produksi obat-obatan seperti antibotik atau produksi bahan kimia industri seperti [[etilena glikol]] dan [[asam sikimat]].<ref>Jette Thykaer. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109671760300003X Metabolic engineering of β-lactam production]. ''Metabolic Engineering''. Januari 2003. Vol. 5 (1). hlm. 56–69. doi:10.1016/S1096-7176(03)00003-X.</ref><ref>María González-Pajuelo. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717605000509 Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol]. ''Metabolic Engineering''. September 2005. Vol. 7 (5). hlm. 329–336. doi:10.1016/j.ymben.2005.06.001.</ref><ref>Marco Krämer. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717603000570 Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid]. ''Metabolic Engineering''. October 2003. Vol. 5 (4). hlm. 277–283. doi:10.1016/j.ymben.2003.09.001.</ref>
 
Kompleksitas [[jejaring metabolisme]] di dalam sel yang mengandung ribuan enzim berbeda dapat dilihat pada ilustrasi yang menampilkan reaksi 43 protein dan 40 metabolit: urutan genom pada gambar tersebut mengandung hingga 26.000 gen. Data [[genomika]] seperti ini dapat digunakan untuk mengonstruksi kembali jejaring reaksi biokimia yang lengkap dan menghasilkan model matematika yang lebih komprehensif untuk menjelaskan dan memprediksi bagaimana reaksi ini bekerja. Model ini ampuh ketika digunakan untuk mengintegrasikan data lintasan dan metabolit yang didapatkan melalui metode klasik dengan data [[ekspresi gen]] yang didapatkan dari studi [[proteomika]] serta [[DNA microarray|DNA ''microarray'']] Dengan teknik ini, model metabolisme manusia dapat dibentuk yang selanjutnya mengarahkan penemuan obat dan penelitian biokimia. Model ini juga digunakan dalam [[Teori jaringan|analisis jejaring]] untuk mengklasifikasikan penyakit manusia menjadi kelompok-kelompok berdasarkan kesamaan protein dan metabolit mereka.
 
Jejaring metabolisme bakteri adalah contoh yang sangat baik dari organisasi [[Dasi kupu-kupu (biologi)|dasi kupu-kupu]], suatu proses yang masukannya adalah berbagai nutrien yang sangat beragam dan keluarannya adalah berbagai produk dan makromolekul kompleks yang sangat bervariasi meskipun prosesnya hanya melibatkan senyawa intermediat yang jenisnya relatif sedikit. [[Rekayasa metabolisme]] merupakan penerapan teknologi paling utama dari informasi ini. Organisme seperti [[khamir]], tumbuhan, dan bakteri direkayasa genetiknya agar mereka lebih berguna dalam proses [[bioteknologi]] dan produksi obat-obatan seperti antibotik atau produksi bahan kimia industri seperti [[etilena glikol]] dan [[asam sikimat]].


== Lihat pula ==
== Lihat pula ==
Baris 207: Baris 233:
* [[Efek termik pada makanan]]
* [[Efek termik pada makanan]]
* [[Biodegradasi]]
* [[Biodegradasi]]
== Referensi ==


== Bacaan lebih lanjut ==
== Bacaan lebih lanjut ==
*
*


== Pranala luar ==
== Pranala luar ==
Baris 218: Baris 241:
*  [http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/integration.htm Interactive Flow Chart of the Major Metabolic Pathways]
*  [http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/integration.htm Interactive Flow Chart of the Major Metabolic Pathways]


== Referensi ==
<references />


== Sumber dan atribusi ==


== Sumber dan atribusi ==
Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Metabolisme&oldid=29570405 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29570405 (2026-08-13T07:49:21Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Metabolisme&oldid=29570405 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29570405 (2026-08-13T07:49:21Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.
<!-- WIKI_UNISSULA_PRESENTATION_V4 -->

Revisi terkini sejak 29 Agustus 2026 18.12

Tampilan metabolisme seluler yang disederhanakan

Metabolisme (, metabolismos, 'perubahan') 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 (reaksi untuk menghasilkan energi dengan cara mengurai senyawa organik), seperti pemecahan glukosa menjadi asam piruvat oleh proses respirasi seluler dan anabolisme (reaksi yang memerlukan energi untuk menyusun [sintesis] senyawa organik seperti protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat dari molekul-molekul yang diperlukan).[1] 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.

Sejarah

Etimologi

Terminologi metabolisme diturunkan dari bahasa Prancis "métabolisme" atau bahasa Yunani Kuno μεταβολή – "Metabole" yang dialihbahasakan menjadi "sebuah perubahan" yang diturunkan dari kata μεταβάλλ – "Metaballein" yang dialihbahasakan menjadi "untuk mengubah".[2]

Filsafat Yunani

Buku karya dari Aristoteles berjudul De Partibus Animalium menjelaskan cukup detail tentang pandangannya terhadap metabolisme yang digambarkan dengan sebuah model diagram alir terbuka. Dia memercayai bahwa pada setiap langkah di dalam proses saat materi dari makanan ditransformasikan, panas keluar sebagai elemen klasik dari api dan materi residu dieksresikan sebagai urine, empedu, atau tinja.[3]

Ilmu kedokteran oleh ilmuwan Islam

Ibnu al-Nafis menjelaskan metabolisme pada abad ke-13 dengan menyatakan, "Baik tubuh dan bagian-bagiannya berada dalam kondisi penguraian dan pemberian nutrisi secara berkesinambungan sehingga mereka mengalami perubahan permanen yang tidak dapat dihindari."[4]

Eksperimen awal

Eksperimen terkontrol terhadap metabolisme pada manusia pertama kali diterbitkan oleh Santorio Santorio pada tahun 1614 di dalam bukunya, Ars de statica medecina yang membuatnya terkenal di Eropa. Dia mendeskripsikan rangkaian percobaan yang dilakukannya, yang melibatkan penimbangan dirinya sendiri pada sebuah kursi yang digantung pada sebuah timbangan besar (lihat gambar) sebelum dan sesudah makan, tidur, bekerja, berhubungan seksual, berpuasa makan atau minum, dan buang air besar. Dia menemukan bahwa bagian terbesar makanan yang dimakannya hilang dari tubuh melalui perspiratio insensibilis (mungkin dapat diterjemahkan sebagai "keringatan yang tidak tampak").[5]

Pada studi awal, mekanisme proses metabolisme tidak dapat diidentifikasi dan dipercaya bahwa energi vital menggerakkan kehidupan.[6] Pada abad ke-19, Louis Pasteur mengambil kesimpulan bahwa fermentasi mengkatalisis senyawa di dalam sel khamir yang dia sebut "fermen" ketika dia mempelajari proses fermentasi gula menjadi alkohol oleh khamir. Dia menulis bahwa "fermentasi alkohol merupakan suatu kondisi yang berkorelasi dengan kehidupan dan pengaturan oleh sel khamir, bukan kematian atau pembusukan sel tersebut".[7] Penemuan ini selaras dengan publikasi Friedrich Wöhler pada tahun 1828 dalam karya tulisnya tentang sintesis kimiawi urea, yang dikenal sebagai senyawa organik pertama yang dipersiapkan dari prekursor anorganik lengkap. Penelitian ini membuktikan bahwa senyawa organik dan reaksi kimia yang ditemukan di dalam sel tidak berbeda secara prinsip dengan reaksi kimiawi yang berlangsung di tempat lain.[8]

Penemuan enzim pada awal abad ke-20 oleh Eduard Buchner yang memisahkan studi reaksi kimiawi metabolisme dari studi sel biologis lain menjadi awal mula dari biokimia.[9] Pengetahuan biokimia berkembang pesat selama awal abad ke-20. Salah satu ahli biokimia modern yang paling terkemuka ialah Hans Krebs yang memberikan kontibusi besar kepada studi metabolisme. Dia menemukan siklus urea dan kemudian bekerja sama dengan Hans Kornberg menemukan siklus asam sitrat dan siklus glioksilat.[10] Penelitian biokimia modern telah berkembang dengan pesat setelah penemuan kromatografi pada tahun 1904,[11] difraksi sinar-X, spektroskopi resonansi magnet inti, pelabelan isotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular.

Senyawa biokimia kunci

Sebagian besar struktur yang menyusun hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme tersusun atas empat gugus molekul dasar: asam amino, karbohidrat, asam nukleat, dan lipid. Karena keempatnya sangat vital bagi kehidupan, reaksi metabolik bertujuan untuk membentuk molekul-molekul tersebut selama proses penyusunan sel dan jaringan, atau menguraikan dan menggunakan mereka untuk mendapatkan energi melalui proses pencernaan. Senyawa-senyawa biokimia ini dapat digabungkan untuk membentuk polimer seperti DNA dan protein yang merupakan makromolekul esensial bagi kehidupan.[12]

Jenis molekul Nama monomer Nama polimer Contoh bentuk polimer
Asam amino Asam amino Protein (tersusun atas polipeptida) Protein serat dan protein globular
Karbohidrat Monosakarida Polisakarida Amilum, glikogen, dan selulosa
Asam nukleat Nukleotida Polinukleotida DNA dan RNA

Asam amino dan protein

Protein terdiri dari rangkaian asam amino yang disusun menjadi sebuah rantai yang disatukan oleh ikatan peptida. Sebagian besar protein berfungsi sebagai enzim yang dapat mengkatalisis reaksi kimia pada proses metabolisme. Protein-protein lainnya memiliki fungsi struktural atau mekanik seperti sebagai penyusun sitoskeleton, suatu sistem perancah yang berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel.[13] Beberapa fungsi protein yang lain di antaranya memproduksi cahaya pada kunang-kunang, membantu transpor oksigen dalam darah, serta menjadi komponen penyusun keratin. Asam amino berkontribusi dalam proses metabolisme energi seluler sebagai penyedia sumber karbon untuk memulai siklus asam sitrat, terutama ketika sumber energi utama seperti glukosa menipis atau ketika sel mengalami represi katabolit kembali, misalnya akibat stres metabolik.[14]

Lipid

Lipid adalah gugus senyawa biokimia yang paling beragam. Fungsi struktural utamanya adalah sebagai bagian dari membran biologis, baik sebagai membran internal (misalnya membran pada retikulum endoplasma), membran eksternal (seperti membran sel), atau sebagai sumber energi dan tempat penyimpanan energi. Lipid didefinisikan sebagai molekul biologis yang bersifat hidrofobik atau amfifilik, tetapi dapat terlarut pada pelarut lipid, seperti eter, benzena, aseton, atau kloroform.[15] Lipid adalah gugus besar senyawa yang mengandung asam lemak dan gliserol; gliserol yang melekat pada asam lemak ester dikenal dengan nama triasilgliserida[16] Selain itu, terdapat banyak variasi bentuk lipid yang lain, misalnya sfingosina yang merupakan rantai utama sfingomielin dan gugus hidrofilik seperti fosfat yang ada pada fosfolipid. Steroid merupakan salah satu kelompok utama dari lipid.[17]

Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa aldehida dan keton dengan banyak gugus hidroksil yang menempel dalam bentuk rantai lurus atau cincin. Karbohidrat adalah molekul biologis paling berlimpah dan memiliki banyak fungsi, seperti tempat penyimpanan atau transpor energi (amilum dan glikogen) dan juga merupakan komponen penyusun dari suatu senyawa pada organisme (selulosa pada tumbuhan dan kitin pada hewan). Unit paling sederhana dari karbohidrat dikenal dengan nama monosakarida. Terdapat tiga jenis monosakarida, yaitu galaktosa, fruktosa dan senyawa yang paling penting bagi organisme, yaitu glukosa. Monosakarida akan saling terikat dengan monosakarida lain dan membentuk polisakarida dalam pelbagai bentuk yang tak terhitung jumlahnya.[18]

Nukleotida

Dua jenis asam nukleat, yaitu DNA dan RNA merupakan polimer dari nukleotida. Tiap nukleotida disusun atas fosfat yang menempel pada gugus gula ribosa atau deoksiribosa yang menempel pada basa nitrogen. Asam nukleat memiliki fungsi penting sebagai media penyimpanan dan penggunaan informasi genetik yang akan dinterpretasi melalui proses transkripsi dan translasi dalam proses biosintesis protein. Informasi genetik yang terkandung di dalam asam nukleat dilindungi oleh mekanisme perbaikan DNA dan diperbanyak pada proses replikasi DNA. Banyak virus memiliki genom RNA, seperti HIV, yang menggunakan proses transkripsi balik untuk membuat templat DNA dari genom virus RNA-nya.[19] Molekul RNA yang berada di dalam ribozim, seperti spliseosom atau ribosom, bekerja mirip dengan enzim yang mampu mengkatalisis reaksi kimia. Nukleosida adalah penyusun nukleotida yang merupakan basa nukleotida yang menempel pada gula ribosa. Basa nukleotida memiliki bentuk cincin heterosiklik yang mengandung nitrogen yang diklasifisikasikan menjadi dua macam, yaitu purina atau pirimidina. Nukleotida juga dapat berfungsi sebagai koenzim pada reaksi transfer gugus metabolis.[20]

Koenzim

Metabolisme melibatkan banyak reaksi kimia, tetapi sebagian besar reaksi tersebut dikategorikan ke dalam jenis reaksi sederhana yang melibatkan perpindahan gugus fungsional suatu atom serta ikatannya di dalam suatu molekul.[21] Kimia sederhana ini memungkinkan pengunaaan kelompok senyawa intermediat untuk membawa gugus senyawa kimia ini berpindah di antara reaksi-reaksi yang berbeda.[22] Kelompok senyawa intermediat yang berfungsi untuk memindahkan gugus tersebut dikenal dengan nama koenzim. Tiap kelompok reaksi dikendalikan oleh suatu koenzim tertentu, yang menjadi substrat untuk kelompok enzim yang memproduksinya sekaligus enzim yang memakainya. Koenzim ini terus-menerus dibuat, dipakai, dan didaur ulang.[23]

Salah satu koenzim utama yang ada di dalam tubuh ialah ATP (adenosina trifosfat) yang merupakan sumber energi universal di dalam sel. Jenis nukleotida ini digunakan untuk memindahkan energi kimiawi di antara reaksi-reaksi kimia yang berbeda. Hanya ada sedikit ATP di dalam tubuh, tetapi ATP terus-menerus diregenerasi sehingga tubuh manusia dapat menggunakan ATP dengan jumlah yang setara dengan berat badan tubuhnya.[24][25] ATP bertindak sebagai jembatan penghubung katabolisme dan anabolisme. Katabolisme menguraikan molekul dan katabolisme menyatukannya kembali. Reaksi katabolisme menghasilkan ATP dan reaksi anabolis memakainya. ATP juga berfungsi sebagai pembawa gugus fosfat dalam reaksi fosforilasi.[26]

Vitamin merupakan senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan tidak dapat diproduksi oleh sel di dalam tubuh manusia. Pada nutrisi manusia, vitamin berfungsi sebagai koenzim, setelah mengalami modifikasi. Misalnya, vitamin larut air akan mengalami fosforilasi dan berpasangan dengan nukleotida ketika dipakai oleh sel.[27] Nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+) adalah senyawa turunan vitamin B3 (niasin) yang merupakan koenzim penting yang bertindak sebagai reseptor molekul hidrogen. Ratusan jenis enzim dehidrogenase melepas elektron dari substrat dan mereduksi NAD+ menjadi NADH. Koenzim yang telah direduksi ini kemudian menjadi substrat bagi enzim reduktase di dalam sel untuk mereduksi substrat.[28] Nikotinamida adenina dinukleotida eksis dalam bentuk yang saling berhubungan di dalam sel, yaitu NADH dan NADPH. Bentuk NAD+/NADH lebih penting pada reaksi katabolis, sedangkan NADP+/NADPH dipakai pada reaksi anabolik.[29]

Mineral dan kofaktor

Senyawa anorganik memiliki peran penting pada proses metabolisme. Beberapa senyawa berada dalam jumlah yang berlimpah (natrium dan kalium), sedangkan senyawa yang lain hanya berfungsi dalam konsentrasi yang kecil di dalam tubuh. Sekitar 99% berat badan pada manusia terdiri dari karbon, nitrogen, kalsium, natrium, kalium, klorin, hidrogen, oksigen, dan fosfor. Senyawa organik penyusun tubuh, seperti lipid, protein, dan karbohidrat mengandung sebagian besar karbon dan nitrogen sebagai salah satu penyusunnya. Sebagian besar molekul oksigen dan hidrogen berada dalam bentuk air di dalam tubuh.[30]

Senyawa anorganik berfungsi sebagai elektrolit di dalam tubuh. Elektrolit penting dalam tubuh terdiri atas enam elektrolit, yaitu iodin, kalium, klorida, bikarbonat, fosfat, dan kalsium. Gradien konsentrasi ion yang stabil pada membran sel diperlukan untuk mempertahankan tekanan osmotik dan pH.[31] Ion memiliki fungsi penting pada otot dan saraf sebagai potensial aksi di dalam jaringan yang dihasilkan oleh pertukaran ion antara cairan ektraseluler dan cairan di dalam sel, yaitu sitosol.[32] Elektrolit keluar masuk melalui protein di dalam membran sel yang disebut saluran ion. Contohnya, yaitu pada proses kontraksi otot yang ditentukan oleh perpindahan kalsium, iodin, dan kalium melalui saluran ion di dalam membran sel dan tubulus T[33]

Logam transisi biasanya terdapat dalam bentuk unsur kelumit di dalam organisme. Seng dan besi adalah unsur paling berlimpah dari kategori tersebut. Logam-logam ini berfungsi sebagai kofaktor pada beberapa jenis protein yang bersifat esensial untuk aktivitas enzim katalase dan protein pembawa protein, yaitu hemoglobin. Kofaktor logam terikat dengan situs spesifik di dalam protein, meskipun akan berubah seiring proses katalisis. Zat ini akan kembali menjadi bentuk semula pada akhir reaksi katalisis. Mikronutrien logam masuk ke dalam organisme dengan menggunakan transporter spesifik dan terikat dengan protein penyimpanan, seperti feritin dan metalotionein ketika tidak digunakan.[34][35]

Katabolisme

Katabolisme adalah serangkaian reaksi pada proses metabolisme yang menguraikan molekul-molekul besar. Reaksi-reaksi yang dimaksud ialah mengurai dan mengoksidasi molekul makanan. Tujuan dari reaksi katabolik adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolik untuk rangka menyusun molekul.[36] Keadaan alamiah suatu reaksi katabolis berbeda-beda tergantung organismenya. Organisme-organisme tersebut dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber energi dan karbon (pengelompokan sumber nutrisi primer) yang dapat dilihat pada tabel dibawah. Molekul organik digunakan sebagai sumber energi oleh kelompok organotrof, sedangkan litotrof menggunakan molekul anorganik sebagai substratnya. Fototrof menangkap sinar matahari sebagai sumber energi kimiawi.[37] Walaupun begitu, seluruh bentuk reaksi metabolisme yang berbeda bergantung pada reaksi redoks yang melibatkan transfer elektron dari donor molekul yang telah tereduksi, seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida atau ion fero terhadap molekul aseptor, yaitu oksigen, nitrat, atau sulfat.[38]

Klasifikasi organisme berdasarkan metabolismenya[39]

Sumber Energi cahaya matahari foto-   -trof
molekul yang belum terbentuk kemo-
Donor elektron Senyawa organik   organo-  
Senyawa anorganik lito-
Carbon source Senyawa organik   hetero-
Senyawa anorganik auto-

Pada umumnya, reaksi katabolis pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahap utama. Pertama, makromolekul seperti protein, polisakarida, dan lipid dicerna menjadi komponen yang lebih kecil di luar sel. Selanjutnya, molekul-molekul kecil ini diambil oleh sel untuk dikonversi menjadi molekul yang lebih kecil lagi yang biasanya dalam bentuk asetil koenzim A (Asetil-KoA) yang menghasilkan energi. Akhirnya, gugus asetil pada KoA dioksidasi oleh air dan karbondioksida melalui proses siklus asam sitrat dan rantai transpor elektron yang menghasilkan energi yang telah tersimpan dengan cara mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+) menjadi NADH.[40]

Pencernaan

Makromolekul, seperti pati, selulosa atau protein tidak dapat langung masuk ke dalam sel sehingga harus diurai menjadi ukuran lebih kecil untuk dapat digunakan dalam reaksi metabolisme di dalam sel. Beberapa kelompok enzim berbeda berfungsi mencerna polimer-polimer tersebut. Enzim-enzim pencernaan tersebut ialah protease yang mencerna protein menjadi asam amino , sekaligus kelompok enzim glikosida hidrolase yang mencerna polisakarida menjadi gula yang lebih sederhana, yaitu monosakarida.[41]

Mikroorganisme menghasilkan enzim pencernaan ke sekelilingnya,[42][43] sedangkan hewan menghasilkan enzim dari sel spesifik di dalam usus, termasuk di antaranya lambung dan pankreas serta kelenjar saliva.[44] Asam amino dikeluarkan oleh enzim ekstraseluler, lalu dipompa ke dalam sel oleh protein transpor aktif.[45][46]

Katabolisme karbohidrat

Glikolisis

Glikolisis adalah proses metabolisme yang mengubah glukosa menjadi piruvat, menghasilkan dua mol ATP, dua mol NADH, dan dua mol asam piruvat per mol glukosa.[47] Glikolisis dimulai dengan pengambilan glukosa ekstraseluler dan pengolahan glukosa intraseluler berikutnya dalam sitosol untuk akhirnya menghasilkan piruvat bersama dengan berbagai produk lainnya yang akan dikonversi menjadi ATP sebagai sumber energi.[48] Asam piruvat merupakan senyawa intermediat pada beberapa lintasan metabolis. Mayoritasnya dipakai dalam keadaan aerobik untuk dikonversi menjadi asetil-KoA dalam proses glikolisis yang selanjutkan dipakai dalam siklus asam sitrat. Meskipun sebagian besar ATP dihasilkan dari siklus asam sitrat tetapi NADH merupakan produk terpenting. NADH diproduksi melalui oksidasi asetil-Koa menggunakan bahan baku NAD+. Proses oksidasi ini mengeluarkan karbondioksida sebagai zat sisanya.[49] Dalam kondisi anaerobik, piruvat direduksi menjadi laktat oleh laktat dehidrogenase. Dengan adanya oksigen, mitokondria dapat sepenuhnya mengoksidasi piruvat dan NADH dari glikolisis, menghasilkan hingga 36 mol ATP per mol glukosa menggunakan fosforilasi oksidatif.[50]

Lintasan pentosa fosfat

Lintasan pentosa fosfat atau lintasan fosfoglukonat adalah lintasan alternatif penguraian glukosa yang terjadi di sitosol dan menyediakan beberapa tujuan utama yang mendukung proliferasi dan kelangsungan hidup sel. Pertama, dan yang paling terkenal, lintasan pentosa fosfat memungkinkan pengalihan senyawa antara dari lintasan glikolitik menuju produksi prekursor nukleotida dan asam amino yang diperlukan untuk pertumbuhan dan proliferasi sel. Lintasan ini melibatkan cabang nonoksidatif dari lintasan pentosa fosfat. Fungsi kunci kedua dari lintasan pentosa fosfat yaitu menghasilkan reduksi ekuivalen NADPH, yang memiliki peran penting dalam pemeliharaan lingkungan redoks seluler yang menguntungkan dan juga diperlukan untuk sistem sintesis asam lemak. lintasan ini melibatkan cabang oksidatif dari cabang pentosa fosfat.[51]

Glikogenolisis

Glikogen adalah bentuk penyimpanan polimer dari senyawa glukosa. Glikogenolisis yaitu proses pemecahan glikogen yang terjadi di sel otot dan sel hati dalam merespons hormon epinefrin dan glukagon. Pada kondisi kelaparan atau bahaya, tubuh membutuhkan glukosa dalam jumlah yang tinggi. Kondisi ini menyebabkan sel alfa pankreas akan merilis glukagon, sementara itu kelenjar adrenal akan merilis epinefrin. Di dalam hati, glukagon dan epinefrin berikatan pada GPCR yang berbeda, tetapi keduanya berinteraksi dan mengaktifkan subunit protein alfa Gs yang sama. Karena itu, kedua hormon menghasilkan respons metabolisme yang sama, yaitu aktivasi adenilat siklase dan peningkatan level cAMP.[52]

Glikogenolisis melibatkan proses pembuangan residu glukosa dari satu ujung polimer dengan reaksi fosforolisis, yang dikatalisis oleh glikogen fosforilase (GP) untuk menghasilkan glukosa-1-fosfat. Glukosa-1-fosfat selanjutnya dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat. Proses ini terjadi baik di sel otot maupun sel hati. Pada sel otot, glukosa-6-fosfat masuk ke dalam siklus glikolisis dan dimetabolisme mejadi ATP yang digunakan untuk kontraksi otot. Sedangkan di sel hati, glukosa-6-fosfat diubah menjadi glukosa. Kondisi ini disebabkan oleh enzim bernama fosfatase yang ada di sel hati. Enzim ini mampu menghidrolisis glukosa-6-fosfat menjadi glukosa sehingga di hati, penyimpanan glikogen diuraikan menjadi glukosa, lalu dengan cepat dikeluarkan ke darah, lalu disebar ke jaringan lain, seperti otot dan otak, untuk memberi makan sel-sel tersebut.[53]

Kinase protein A (PKA) aktif mendorong konversi glikogen menjadi glukosa-1-fosfat melalui dua cara yaitu menghambat sintesis glikogen dan menstimulasi degradasi glikogen. Untuk cara pertama, PKA memfosforilasi enzim penting dalam sintesis glikogen yaitu glikogen sintase (GS), di mana jika enzim ini difosforilasi (diberi fosfat) membuat enzim tidak aktif. Untuk cara kedua, PKA memfosforilasi enzim perantara penting, yaitu glikogen fosforilase kinase (GPK). Bedanya dengan enzim GS, fosforilasi justru membuat GPK aktif. GPK yang aktif ini kemudian memfosforilasi enzim berikutnya yaitu glikogen fosforilase (GP) pada residu serin14 yang selanjutnya memecah glikogen menjadi glukosa-1-fosfat.[54]

Katabolisme lipid

Oksidasi asam lemak

Lintasan oksidasi asam lemak memungkinkan konversi asam lemak yang ada di mitokondria menjadi banyak produk yang selanjutnya dapat digunakan sel untuk menghasilkan energi, termasuk asetil-KoA, NADH dan FADH2. Langkah awal oksidasi asam lemak adalah 'aktivasi' asam lemak dalam sitosol melalui reaksi yang diperantarai enzim dengan ATP untuk akhirnya menghasilkan asam lemak asil-KoA. Mekanisme oksidasi asam lemak selanjutnya tergantung pada panjang ekor alifatik dalam asam lemak.[55]

Asam lemak rantai pendek, yang didefinisikan memiliki kurang dari enam karbon di ekor alifatik bisa berdifusi masuk ke mitokondria secara pasif. Pertama-tama, asam lemak rantai panjang dan sedang harus dalam kondisi terkonjugasi ke karnitina melalui karnitina palmitoiltransferase I (CPT1). Setelah ini, asam lemak rantai panjang terkonjugasi karnitina kemudian dipindahkan ke mitokondria di mana ia diubah kembali menjadi asam lemak asil-KoA melalui penghilangan karnitina oleh karnitina palmitoil transferase II (CPT2). Pada tahap ini, β-oksidasi asam lemak asil-CoA dimulai, menghasilkan sejumlah besar asetil-KoA, NADH dan FADH2 yang selanjutnya digunakan dalam siklus TCA dan rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP.[56]

CPT1 A bertindak sebagai langkah regulator utama dalam reaksi oksidasi asam lemak, karena membatasi laju yang dihambat oleh zat intermediat sintesis lipid malonil-KoA, sehingga mencegah reaksi oksidasi lipid ketika sel secara aktif mensintesis lipid. Secara keseluruhan, oksidasi asam lemak dapat memungkinkan produksi ATP dalam jumlah yang luar biasa. Reaksi oksidasi β lengkap dari molekul palmitat tunggal (asam lemak utama dalam sel mamalia) yang memiliki potensi untuk menghasilkan lebih dari 100 molekul ATP.[57]

Pemecahan kolesterol

Pada orang dewasa, banyak jaringan mampu menyintesis kolesterol. Produk hewani merupakan sumber kolesterol, sedangkan tumbuhan tidak memiliki kolesterol. Namun, membran pada sel tumbuhan mengandung fitosterol, yang secara struktural mirip dengan kolesterol dan berguna dalam pengobatan diet hiperkolesterolemia karena mereka berkompetisi saat penyerapan kolesterol. Hati dan usus merupakan situs kuantitatif yang paling penting untuk metabolisme kolesterol pada manusia, meskipun sejumlah kecil kolesterol juga hilang melalui siklus pergantian kulit.[58]

Katabolisme asam amino

Metabolisme asam amino memiliki beberapa peran penting dalam beberapa aspek biologis pada sel. Bermacam-macam jenis asam amino berperan dalam lintasan metabolis yang beragam yang menggunakannya sebagai substrat. Asam amino digunakan dalam proses sintesis protein dan biomolekul lainnya atau dioksidasi menjadi urea dan karbondioksida sebagai sumber energi. Glutamina dapat berperan aktif dalam proliferasi sel sebagai sumber alternatif pada siklus asam sitrat yang berfungsi untuk mendukung produksi ATP atau sumber sitrat pada reaksi sintesis asam lemak. Asam amino lainnya, seperti arginina dan triptofan dimetabolisasi melalu lintasan yang berbeda untuk mendukung proliferasi sel dan pertumbuhan anabolis.[59][60]

lintasan oksidasi gugus asam amino dimulai dengan melepaskan gugus amina oleh enzim transaminase. Gugus amina masuk ke dalam siklus urea yang meninggalkan rangka karbon yang telah dideaminasi dalam bentuk asam keto. Beberapa asam keto menjadi intermediat di dalam siklus asam sitrat, seperti deaminasi glutamat menjadi bentuk alfa-ketoglutarat. Asam amino glukogenik dapat dikonversi menjadi glukosa dalam proses glukoneogenesis.[61]

Transformasi energi

Fosforilasi oksidatif

Pada reaksi fosforilasi oksidatif, elektron dilepas dari molekul organik seperti NADH dan FADH2, lalu dipindahkan ke oksigen dan energi yang dihasilkan akan digunakan untuk membuat ATP.[62] Reaksi ini berlangsung pada eukariota melalui protein berantai di dalam membran di mitokondria yang disebut dengan nama rantai transpor elektron, sedangkan pada prokariota, protein-protein ini ditemukan pada membran dalam.[63] Protein-protein ini menggunakan energi yang dikeluarkan dari elektron yang lewat yangberasal dari molekul yang tereduksi, seperti NADH ke dalam oksigen untuk memompa proton melewati membran.[64]

Proton yang dipompa keluar dari mitokondria menciptakan perbedaan konsentrasi melewati membran yang menghasilkan gaya gerak proton.[65] Gaya ini menggerakkan proton kembali ke dalam mitokondria melalui basa sebuah enzim yang disebut dengan ATP Sintase. Aliran proton membuat tangkai subunit berotasi sehingga menyebabkan situs aktif domain sintase berubah bentuk dan memosforilasi adenosina difosfat menjadi ATP [66]

Energi dari senyawa anorganik

Kemolitotrof adalah jenis metabolisme yang ditemukan pada prokariota yang menggunakan energi yang didapatkan dari proses oksidasi senyawa anorganik. Organisme ini dapat menggunakan hidrogen,[67] senyawa belerang yang tereduksi (sulfida, hidrogen sulfida dan tiosulfat),[68] besi (II) oksida[69] atau amoniak[70] sebagai sumber energi dengan mengoksidasi senyawa tersebut dengan elektron aseptor, seperti oksigen atau nitrit.[71] Proses mikrobial ini penting bagi daur biogeokimia , seperti asetogenesis, nitrifikasi dan denitrifikasi sekaligus berfungsi penting untuk kesuburan tanah [72][73]

Energi dari cahaya

Energi yang berasal dari sinar matahari ditangkap oleh tumbuhan, sianobakteri, bakteri ungu,chlorobi dan beberapa jenis protista. Proses ini dipasangkan dengan konversi karbondioksida menjadi senyawa organik sebagai bagian proses fotosintesis. Penangkapan energi dan fiksasi karbon bisa beroperasi secara terpisah pada prokariota, sedangkan bakteri ungu dan chlorobi bisa menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi, ketika menukar reaksi di antara reaksi fiksasi karbon atau fermentasi senyawa organik.[74][75]

Pada banyak organisme, penangkapan energi sinar matahari memilik prinsip yang sama dengan fosforilasi oksidatif yang melibatkan penyimpanan energi sebagai gradien konsentrasi proton. Gaya gerak proton ini lah yang akan menggerakan sintesis ATP.[76] Elektron yang dibutuhkan untuk menggerakan rantai transpor elektron berasal dari protein yang mengumpulkan cahaya yang disebut pusat reaksi fotosintesis. Kelompok pusat reaksi ini dibagi menjadi dua tipe tergantung sifat pigmen fotosintesisnya di mana bakteri hanya memiliki satu tipe, sedangkan tumbuhan dan sianobakteri punya dua[77]

Pada tumbuhan, alga, dan sianobakteri, fotosistem II menggunakan energi cahaya untuk melepaskan elektron dari molekul air dan melepaskan oksigen sebagai zat sisa. Lalu, elektron masuk ke dalam kompleks sitokrom b6f yang menggunakan energi tersebut untuk memompa proten melewati membran tilakoid yang ada di dalam membran kloroplas .[78] Proton ini kembali melalui membran untuk menggerakan ATP sintase seperti sebelumnya. Elektron masuk melalui fotosistem I dan bisa juga digunakan untuk mereduksi koenzim NADP+[79] Koenzim ini dapat digunakan di dalam siklus Calvin atau didaur ulang untuk menghasilkan ATP selanjutnya.

Anabolisme

Anabolisme adalah sekelompok proses reaksi metabolis yang menggunakan energi yang dihasilkan dari proses katabolisme untuk menyintesis molekul kompleks. Pada umumnya, molekul kompleks terdiri dari struktur seluler yang disusun secara bertahap dari prekursor yang kecil dan sederhana. Anabolisme melibatkan tiga tahap dasar. Pertama, sintesis prekursor, seperti asam amino, monosakarida dan isoprenoid, dan nukleotida. Tahap kedua ialah aktivasi bentuk reaktif menggunakan energi yang berasal dari ATP. Tahap ketiga ialah penyusunan prekursor menjadi molekul yang lebih kompleks, seperti protein, polisakarida, lipid, dan asam nukleat.[80]

Anabolisme di dalam organisme dapat berbeda tergantung bahan baku konstruksi molekul yang terjadi di dalam sel organisme tersebut. Autotrof seperti tanaman dapat menyusun molekul organik kompleks di dalam sel seperti polisakarida dan protein hanya dari molekul sederhana seperti karbondioksida dan air. Sedangkan, Heterotrof membutuhkan senyawa yang lebih kompleks dibandingkan autotrof, seperti monosakarida dan asam amino untuk menghasilkan molekul yang lebih kompleks. Organisme ini dapat diklasifikasikan lebih jauh dengan berdasarkan sumber energi , yaitu fotoautotrof and fotoheterotrof yang mendapatkan energi dari cahaya, sedangkan kemoautotrof dan kemoheterotrof mendapatkan energi dari reaksi oksidasi senyawa anorganik.[81]

Fiksasi karbon

Fotosintesis adalah reaksi sintesis karbohidrat dari cahaya dan karbondioksida. Pada tanaman, sianobakteri dan alga, fotosintesis oksigenik menguraikan molekul air, dengan oksigen sebagai zat sisa. Proses ini menggunakan ATP dan NADPH yang diproduksi oleh pusat reaksi fotosintesis untuk mengonversi CO2 menjadi gliserat-3-fosfat yang akan dikonversi menjadi glukosa. Reaksi fiksasi karbon ini akan dibantu oleh enzim Rubisco sebagai bagian siklus Calvin[82] Ada tiga tipe fotosintesis yang terjadi pada tanaman, yaitu fiksasi karbon C3, C4 dan Fotosintesis CAM. Perbedaan ketiga tipe tanaman dapat dibedakan dari lintasan masuknya karbondioksida ke dalam siklus Calvin.Tanaman C3 memiksasi CO2 secara langsung, sedangkan C4 dan CAM memasukkan CO2 ke dalam senyawa lain terlebih dahulu sebagai bentuk adaptasi terhadap sinar matahari yang menyengat atau kondisi kering atau kurang air.[83]

Pada prokariota fotosintetik, mekanisme fiksasi karbon lebih beragam. Fiksasi dapat terjadi dengan beberapa reaksi seperti, siklus Calvin, siklus Krebs terbalik,[84] atau karboksilasi asetil-KoA [85].[86] Prokariota kemoautotrof juga memiksasi melalui siklus Calvin tetapi menggunakan energi dari senyawa anorganik untuk menggerakkan reaksi.[87]

Karbohidrat dan glikan

Pada proses anabolisme karbohidrat, asam organik sederhana dapat dikonversi menjadi monosakarida seperti glukosa, dan dapat disusun menjadi polisakarida seperti pati. Produksi glukosa dapat dilakukan menggunakan bahan baku asam piruvat, asam laktat, gliserol, gliserat-3-fosfat dan asam amino dalam reaksi yang disebut glukoneogenesis. Glukoneogenesis mengonversi asam piruvat menjadi glukosa-6-fosfat melalui serangkaian senyawa intermediat yang ada juga di dalam reaksi glikolisis[88]

Meskipun begitu, lintasan ini tidak sama dengan reaksi glikolisis yang berlangsung secara terbalik karena beberapa langkah dalam reaksi ini dikatalisis oleh enzim non-glikolitik. Kondisi ini penting untuk memungkinkan pembentukan dan penguraian glukosa berjalan dalam siklus yang berbeda dan mencegah terjadinya kedua lintasan berjalan secara bersamaan di dalam sebuah siklus yang sia-sia.[89][90] Dalam keadaan berlimpah, glukosa dapat dikonversi menjadi glikogen melalui reaksi yang disebut glikogenesis sebagai bentuk penyimpanan energi selain lemak yang biasanya digunakan untuk mempertahankan glukosa di dalam darah[91]

Polisakarida dan glikan tersusun dengan penambahan secara bertahap suatu monosakarida oleh reaksi glikosiltransferase dari gula pendonor aktif fosfat, seperti uridina difosfat glukosa (UDP-Glc) terhadap suatu gugus hidroksil aseptor pada polisakarida yang diinginkan. Selama gugus hidroksil pada cincin subtrat dapat menjadi aseptor, polisakarida yang diproduksi akan memiliki cabang struktur yang lurus atau bercabang.[92] Polisakarida yang terbentuk dapat memiliki fungsi pada bentuk aslinya atau dapat dipindahkan ke lipid atau protein menggunakan enzim oligasakariltransferase[93][94]

Sintesis lipid

Lintasan sintesis asam lemak memungkinkan sel untuk menghasilkan lipid yang diperlukan untuk pertumbuhan sel dan proliferasi dari prekursor yang berasal dari lintasan metabolisme intrinsik lainnya. Aktivitas lintasan sintesis asam lemak sangat terkait dengan pensinyalan mTOR, yang telah terbukti mendorong sintesis asam lemak melalui regulasi banyak enzim utama yang bertanggung jawab untuk sintesis lipid de novo, termasuk SREBP (protein pengikat elemen pengatur sterol), FASN (asam lemak sintase) dan ACC (asetil-KoA karboksilase) yang diinduksi oleh SREBP.[95] Enzim pada proses biosintesis asam lemak dibagi menjadi dua kelompok. Pada fungi dan hewan, seluruh reaksi asam lemak sintase dilakukan oleh satu jenis protein tunggal multifungsi yang mengandung semua pusat reaksi di dalamnya yang disebut FAS I. Plastid tumbuhan, bakteri dan parasit memiliki sistem terpisah yang setiap komponennya disandi oleh gen berbeda yang menghasilkan suatu protein unik yang mengkatalisis satu langkah di dalam lintasan tersebut yang diberi nama FAS II.[96][97]

Sintesis asam lemak menggunakan produk yang berasal dari beberapa lintasan metabolisme lainnya, terutama glikolisis, siklus TCA, dan lintasan pentosa fosfat. Untuk sintesis asam lemak rantai lurus, asam sitrat yang berasal dari siklus TCA dapat diekspor dari mitokondria ke sitosol melalui pembawa sitrat, di mana ATP sitrat liase mengubahnya menjadi asetil-koA, bersama dengan oksaloasetat. Asetil-KoA yang berasal dari proses ini kemudian dapat dikarboksilasi oleh ACC untuk menghasilkan malonil-KoA. Selanjutnya, FASN bertindak dalam cara yang tergantung pada NADPH untuk memperpanjang rantai asam lemak yang baru terbentuk sampai produk seperti asam palmitat disintesis. Asam lemak dengan panjang rantai alternatif dapat disintesis menggunakan asam palmitat sebagai substrat untuk pemanjangan, sementara reaksi desaturasi dapat dilakukan untuk menghasilkan asam lemak tak jenuh.[98] Sintesis asam lemak rantai cabang berbeda dengan sintesis asam lemak lurus, yaitu membutuhkan asam amino rantai cabang seperti valin dan leusin sebagai substrat untuk perpanjangan. Lebih lanjut, asam lemak dapat dikondensasikan dengan gliserol produk dari glikolisis untuk menghasilkan banyak kemungkinan kombinasi triasilgliserol dan fosfolipid, yang merupakan komponen kunci dari banyak struktur seluler.[99]

Selain asam lemak, proses anabolisme juga terjadi pada mamalia juga yang menggunakan gliserol dalam bentuk G-3-P yang dihasilkan dari reaksi fosforilasi gliserol oleh gliserol kinase atau reduksi dihidroksiaseton fosfat menggunakan enzim gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase. Dihidroksiasaseton fosfat dapat diturunkan dari senyawa glukosa atau piruvat. Pada kondisi normal, trigliserida atau gliserol-3-fosfat dihasilkan dari proses glikolisis dengan prekursor glukosa. Akantetapi, ketika konsentrasi glukosa menurun di dalam sitosol, gliserol dihasilkan dari proses reaksi gliseroneogenesis. Reaksi ini menggunakan asam piruvat, asam laktat, alanina, dan anion dari siklus asam sitrat sebagai prekursor pengganti. Fosfoenolpiruvat karboksikinase (PEPC-K) adalah enzim regulator utama yang berfungsi sebagai katalisator reaksi dekarboksilasi oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat .[100]

Terpena adalah kelompok lipid ,seperti karotenoid yang membentuk kelompok terbesar produk alami dari tumbuhan.[101] Senyawa ini disusun atas susunan dan modifikasi unit isoprena yang diberikan oleh prekursor reaktif isopentenil pirofosfat dan dimetilalil pirofosfat [102] Prekursor ini dapat disusun dengan dua cara. Pada hewan dan arkea, lintasan mevalonat menghasilkan senyawa ini dari asetil KoA,[103] sedangkan pada tumbuhan dan bakteri, piruvat dan (G-3-P) digunakan sebagai substrat pada lintasan nonmevalonat .[104][105] Salah satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif ini adalah biosintesis sterol. Reaksi ini menyatukan unit isoprena untuk menyusun skualena, lalu dilipat dan membentuk kelompok cincin yang menyusun lanosterol[106] Lanosterol bisa dikonversi menjadi sterol lainnya, seperti kolesterol dan ergosterol [107][108]

Fosfatidilkolin merupakan kelompok fosfolipid yang disintesis melalui lintasan sitidin 5-difosfat (CDP)-kolin yang memfosforilasi kolin i menjadi fosfokolin oleh kolin kinase kemudian dikonversi menjadi CDP-kolin oleh CPT:fosfokolin sitidiltransferase. Selanjutnya, CDP-kolin dikombinasikan dengan diasilgliserol oleh dua enzim yang terintegrasi ke retikulum endoplasma: CDP-kolin:1,2-diasilgliserol kolinfosfotransferase (CPT) dan CDP-kolin: 1,2-diasilgliserol kolin/etanolamin fosfotransferase (CEPT). lintasan CDP-kolin terdapat di semua sel mamalia berinti. Namun, di hati, hingga 30% fosfatidilkolin dihasilkan oleh konversi fosfatidletanolamin menjadi fosfatidilkolin oleh fosfatidiletanolamin N-metiltransferase (PEMT).[109] Selain sintesis fosfatidlkolin, fosfatidiletanolamin juga merupakan golongan fosfolipdid yang disintesis makhluk hidup melalui dua lintasan utama: lintasan CDP-etanolamin di retikulum endoplasma dan lintasan fosfatidilserin dekarboksilase (PSD) di mitokondria. lintasan CDP-etanolamin mirip dengan sintesis fosfatidilkolin. Fosfoetanolamin diubah menjadi CDP-etanolamin oleh CTP:fosfoetanolamin sitidiltransferase kemudian ditambahkan ke diasilgliserol oleh CEPT untuk membentuk fosfatidiletanolamin. lintasan PSD terjadi secara eksklusif di mitokondria, di mana fosfatidilserin didekarboksilasi oleh PSD untuk membentuk fosfatidiletanolamin. Sintesis fosfatidilserin, yang dikendalikan oleh dua sintase fosfatidilserin, merupakan langkah pembatas laju untuk sintesis fosfatidiletanolamin pada lintasan PSD.[110]

Protein

Organisme memiliki kemampuan berbeda untuk mensintesis 20 jenis asam amino. Sebagian besar bakteri dan tumbuhan mampu semua jenis 20 asam amino. Namun, mamamalia hanya mampu mensintesis 11 asam amino nonesensial, sedangkan 9 asam amino esensial lainnya didapatkan dari makanan.[111] Beberapa parasit sederhana, seperti bakteri Mycoplasma pneumoniae, tidak mempunyai kemampuan untuk mensintesis seluruh asam amino dan mengambil asam amino langsung dari inangnya.[112] Seluruh asam amino disintesis dari senyawa intermediat di dalam proses reaksi glikolisis, siklus asam sitrat atau lintasan pentosa fosfar, Nitrogen disediakan oleh asam glutamat dan glutamina. Sintesis asam amino non esensial bergantung pada pembentuk asam alfa-keto yang sesuai yang akan ditransaminasi untuk membentuk asam amino.[113]

Asam amino disusun menjadi protein yang disatukan bersama menjadi sebuah rantai ikatan peptida. Tiap protein yang berbeda memiliki sekuens yang unik dari residu asam amino yang merupakan struktur primernya . Asam amino dapat disambungkan dalam sekuens yang beragam untuk membentuk banyak variasi protein. Protein disusun dari asam amino yang diaktivasi oleh penempelan olem molekul Transfer RNA melalui ikatan ester.Prekursor aminoasil-tRNA dihasilkan oleh sebuah reaksi yang menggunakan ATP yang dilakukan oleh enzim sintetase aminoasll-tRNA [114] Selanjutnya, aminoasil-tRNA ini menjadi substrat untuk ribosom yang menyatukan asam amino menjadi rantai protein memanjang menggunakan sekuens yang ada di dalam MRNA.[115][116]

Sintesis nukleotida dan penghematan

Nukleotida disusun dari asam amino, karbondioksida dan asam format di lintasan yang membutuhkan energi metabolis dalam jumlah besar.[117][118] Karena itu, sebagian besar organisme mempunyai sistem yang efisien untuk menghemat nukleotida yang belum terbentuk.[119][120][121]Purina disintesis menjadi nukleosida ( basa yang melekat kepada ribosa)[122] Adenina dan guanina disusun dari prekursor nukleosida inosina monofosfat yang disintesis menggunakan atom dari asam amino glisina, glutamina dan asam aspartat serta asam format yang dipindahkan dari koenzim tetrahidrofolat. Sedangkan, pirimidina disintesis dari basa orotat yang dibentuk dari glutamina dan asam aspartat.[123]

Xenobiotika dan metabolisme redoks

Seluruh organisme secara konstan terpapar oleh senyawa yang mereka tidak bisa gunakan sebagai nutrisi dan dapat berbahaya, jika berakumulasi di dalam sel karena tidak memiliki fungsi metabolis. Senyawa yang berpotensi membahayakan ini disebut xenobiotik.[124] Xenobiotik, seperti obat sintetis, racun alami, dan antibiotik didetokfisikasi oleh serangkaian enzim metabolis. Pada manusia,termasuk di antaranya sitokrom P450 oksidase,[125][126] UDP-glukuronosiltransferase,[127] dan glutation S-transferase.[128] Sistem ini terbagi menjadi tiga langkah. Langkah pertama ialah mengoksidasi xenobiotik (fase I) dan mengonjugasi gugus berbahan dasar air terhadap molekul (fase II). Xenobiotik larut air yang telah temodikasi dapat dipompa keluar dari sel dan organisme multiseluler akan mencerna lebih jauh, sebelum senyawa tersebut dieskresikan (fase III). Pada ilmu ekologi, reaksi ini sangat penting dalam proses biodegradasi polutan oleh mikrob dan bioremediasi lahan yang terkontaminasi serta tumpahan minyak.[129] Banyak reaksi mikrob yang juga ada pada organisme multiseluler. Akan tetapi, dikarenakan diversitas jenis mikrob, organisme ini dapat menangani xenobiotik dalam jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan organisme multiseluler. Organisme ini juga dapat mendegradasi polutan organik persisten seperti senyawa organoklorida.[130]

Masalah serupa untuk xenobiotik terjadi untuk organisme aerobik adalah stres oksidatif.[131] Stres oksidatif dimulai dengan reaksi fosforilasi oksidatif dan pembentukan ikatan disulfida selama pelipatan protein yang menghasilkan spesi oksigen reaktif, seperti hidrogen peroksida [132] Oksidan yang bersifat merusak ini dihilangkan oleh metabolit antioksidan seperti glutation dan enzim katalase dan peroksidase.[133][134]

Termodinamika organisme

Organisme hidup harus mematuhi hukum termodinamika yang mengatur perpindahan panas dan usaha. Hukum termodinamika kedua menyatakan bahwa di dalam sistem tertutup, jumlah entropi tidak dapat berkurang. Walaupun kompleksitas organisme hidup terlihat berkontradiksi terhadap hukum tersebut, kehidupan hanya terjadi karena seluruh organisme merupakan sistem terbuka yang menukar materi dan energi ke lingkungannya. Jadi, sistem kehidupan tidak berada di dalam kesetimbangan, tetapi berada di dalam sistem disipatif yang mempertahankan keadaan kompleksitas tinggi yang menyebabkan peningkatan entropi sekitar.[135] Metabolisme mencapai kondisi ini dengan memasangkan reaksi katabolisme yang spontan dengan reaksi nonspontan dari anabolisme. Pada terminologi termodinamika, metabolisme mempertahankan keteraturan dengan menciptakan ketidakteraturan.[136]

Regulasi dan kontrol

Karena lingkungan sebagian besar organisme terus berubah, reaksi metabolisme harus diatur dengan baik untuk mempertahankan serangkaian kondisi konstan dalam sel. Kondisi ini disebut homeostasis.[137][138] Ada dua konsep yang saling berhubungan dekat dan harus dimengerti untuk memahami bagaimana lintasan metabolisme dapat dikontrol. Pertama, regulasi suatu enzim di dalam lintasan dilihat dari bagaimana aktivitasnya meningkat dan berkurang sebagai respons terhadap sinyal. Kedua, seberapa besar efek perubahan aktivitas yang dilakukan oleh enzim mempunyai pengaruh pada keseluruhan lintasan yang terjadi (jumlah fluks yang terjadi pada lintasan)[139] Misalnya, ketika suatu enzim menunjukkan perubahan yang besar pada suatu aktivitas, tetapi perubahan ini hanya mempunyai efek yang kecil pada fluks yang ada di lintasan metabolisme, maka enzim ini tidak terlibat sebagai kontrol lintasan.[140]

Ada beberapa tingkatan dari regulasi metabolisme. Pada regulasi intrinsik, lintasan metabolisme meregulasi dirinya sendiri sebagai respons terhadap perubahan jumlah substrat atau produk. Misalnya, berkurangnya jumlah produk akan meningkatkan flux yang ada di lintasan sebagai kompensasi.[141] Jenis regulasi ini sering melibatkan regulasi alosterik dari beberapa enzim yang ada di lintasan.[142] Kontrol ekstrinsi melibatkan suatu sel yang ada di dalam organisme multiseluler yang mengubah metabolismenya sebagai respons terhadap sinyal dari sel lain, Sinyal ini biasanya dalam bentuk pengirim pesan larut air, seperti hormon dan faktor pertumbuhan yang dapat dideteksi oleh reseptor spesifik yang ada di permukaan sel.[143] Sinyal ini akan ditransmisikan ke dalam sel oleh sistem penghantar kedua yang biasanya melibatkan reaksi fosforilasi protein.[144]

Suatu contoh yang dapat menggambarkan kontrol ekstrinsik ialah regulasi metabolisme glukosa oleh hormon insulin.[145] Insulin dihasilkan sebagai respons dari kenaikan konsentrasi gula darah. Melekatnya hormon pada reseptor insulin mengaktifkan kinase protein secara berurutan yang menyebabkan sel mengambil glukosa dan mengonversinya menjadi bentuk simpanan glukosa, seperti asam lemak dan glikogen.[146] Metabolisme glikogen dikontrol oleh aktivitas enzim fosforilase yang menguraikan glikogen dan enzim glikogen sintase yang mensintesisnya, Enzim ini diregulasi di dalam sebuah proses timbal balik dengan reaksi fosforilasi yang menghambat glikogen sintase, tetapi mengaktifkan fosforilase. Insulin menyebabkan sintesis glikogen dengan mengaktifkan protein fosfatase dan menganghasilkan penurunan fosfforilasi enzim ini.[147]

Evolusi

Lintasan metabolisme utama yang telah dijelaskan di atas, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat ada pada seluruh tiga domain makhluk hidup dan juga ada pada leluhur universal terakhir.[148][149] Sel leluhur universal merupakan prokariota dan mungkin merupakan suatu metanogen yang memiliki metabolisme asam amino, nukleotida, karbohidrat, dan lipid yang ekstensif.[150][151] Retensi keberadaan lintasan purba pada evolusi makhluk hidup setelahnya mungkin merupakan hasil dari reaksi yang memiliki solusi optimum untuk masalah metabolisme tertentu dengan lintasan, seperti glikolisis dan siklus asam sitrat yang menghasilkan produk akhir dengan efisiensi yang tinggi dan dengan langkah dalam jumlah minimum.[152][153] Lintasan metabolisme berbasis enzim pertama mungkin merupakan bagian dari metabolisme nukleotida purina, sedangkan lintasan metabolisme sebelumnya merupakan bagian dari dunia RNA purba.[154]

Banyak model yang diusulkan untuk menjelaskan bagaimana lintasan metabolisme baru berevolusi. Model ini termasuk penambahan secara berurutan enzim baru kepada lintasan purba yang pendek, duplikasi, lalu menyebarkan ke seluruh lintasan sekaligus memasukkan enzim yang telah ada dan menyusunnya menjadi lintasan reaksi yang baru.[155] Kepentingan relatif dari mekanisme ini masih belum jelas, tetapi studi genomika menunjukkan bahwa enzim yang ada di dalam lintasan kemungkinan mempunyai leluhur yang sama. Mekanisme ini menyatakan kemungkinan bahwa banyak lintasan berevolusi secara tahap demi tahap dengan fungsi baru yang diciptakan oleh tahap yang sebelumnya ada di dalam lintasan.[156][157] Sebuah model alternatif berasal dari studi tentang jejak evolusi struktur protein di dalam jaringan metabolisme . Studi ini menyatakan kemungkinan bahwa enzim perlahan bergabung dengan meminjam enzim dengan fungsi yang sama pada jalur metabolisme yang berbeda (ada di dalam basis data MANET)[158] Proses bergabungnya enzim ini menghasilkan sebuah mosaik enzim evolusioner.[159] Kemungkinan ketiga ialah sebagian metabolisme mungkin ada sebagai 'modul' yang dapat digunakan kembali di dalam lintasan berbeda dan melakukan fungsi yang sama pada molekul berbeda[160]

Evolusi juga dapat menyebabkan hilangnya fungsi metabolisme. Sebagai contoh, beberapa proses metabolisme pada parasit yang tidak esensial untuk bertahan hidup menjadi hilang sehingga kebutuhan asam amino, nukleotida, dan karbohidrat mereka ambil dari inang.[161][162] Kondisi yang sama juga dapat dilihat pada organisme endosimbiotik.[163]

Investigasi dan manipulasi

Secara klasik, metabolisme dipelajari dengan pendekatan reduksionis yang berfokus pada lintasan metabolisme tunggal. Pendekatan ini menggunakan pelacak radioaktif pada tingkat organisme, jaringan, atau sel. Lintasan metabolisme dari prekursor hingga produk akhir didefinisikan dengan mengidentifikasi berbagai senyawa intermediat dan produk yang memiliki label senyawa radioaktif.[164] Enzim-enzim yang mengatalisis reaksi-reaksi kimia dimurnikan sehingga kinetika dan responsnya terhadap inhibitor dapat dipelajari. Pendekatan paralel juga dilakukan untuk mengidentifikasi molekul-molekul kecil di dalam sel dan jaringan; serangkaian molekul lengkap ini dikenal dengan nama metabolom. Meskipun dapat memberikan gambaran yang baik tentang struktur dan lintasan metabolisme sederhana, studi ini tidak memadai ketika diterapkan pada sistem yang lebih kompleks, seperti metabolisme pada sebuah sel lengkap.[165]

Kompleksitas jejaring metabolisme di dalam sel yang mengandung ribuan enzim berbeda dapat dilihat pada ilustrasi yang menampilkan reaksi 43 protein dan 40 metabolit: urutan genom pada gambar tersebut mengandung hingga 26.000 gen.[166] Data genomika seperti ini dapat digunakan untuk mengonstruksi kembali jejaring reaksi biokimia yang lengkap dan menghasilkan model matematika yang lebih komprehensif untuk menjelaskan dan memprediksi bagaimana reaksi ini bekerja.[167] Model ini ampuh ketika digunakan untuk mengintegrasikan data lintasan dan metabolit yang didapatkan melalui metode klasik dengan data ekspresi gen yang didapatkan dari studi proteomika serta DNA microarray[168] Dengan teknik ini, model metabolisme manusia dapat dibentuk yang selanjutnya mengarahkan penemuan obat dan penelitian biokimia.[169] Model ini juga digunakan dalam analisis jejaring untuk mengklasifikasikan penyakit manusia menjadi kelompok-kelompok berdasarkan kesamaan protein dan metabolit mereka.[170][171]

Jejaring metabolisme bakteri adalah contoh yang sangat baik dari organisasi dasi kupu-kupu,[172][173][174] suatu proses yang masukannya adalah berbagai nutrien yang sangat beragam dan keluarannya adalah berbagai produk dan makromolekul kompleks yang sangat bervariasi meskipun prosesnya hanya melibatkan senyawa intermediat yang jenisnya relatif sedikit. Rekayasa metabolisme merupakan penerapan teknologi paling utama dari informasi ini. Organisme seperti khamir, tumbuhan, dan bakteri direkayasa genetiknya agar mereka lebih berguna dalam proses bioteknologi dan produksi obat-obatan seperti antibotik atau produksi bahan kimia industri seperti etilena glikol dan asam sikimat.[175][176][177]

Lihat pula

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar

Referensi

  1. Overview of Metabolism. ElmHurst College.
  2. metabolism (n.). Online Etymology Dictionary.
  3. Leroi, Armand Marie. The lagoon : how Aristotle invented science. Bloomsbury. 2014. hlm. 400-401. ISBN 978-0-698-17039-1.
  4. Alisdair R. Fernie. Focus Issue on Metabolism: Metabolites, Metabolites Everywhere. Plant Physiology. 2015. Vol. 169 (3). hlm. 1421–1423. doi:10.1104/pp.15.01499.
  5. Garabed Eknoyan. Santorio Sanctorius (1561–1636) – Founding Father of Metabolic Balance Studies. American Journal of Nephrology. 1999. Vol. 19 (2). hlm. 226–233. doi:10.1159/000013455.
  6. William HA. Modern Development of the Chemical and Biological Sciences. Harper and Brothers. 1904. Vol. IV. hlm. 184-185.
  7. Keith L. Manchester. Louis Pasteur (1822–1895) — chance and the prepared mind. Trends in Biotechnology. Desemer 1995. Vol. 13 (12). hlm. 511–515. doi:10.1016/S0167-7799(00)89014-9.
  8. E. Kinne-Saffran. Vitalism and Synthesis of Urea. American Journal of Nephrology. 1999. Vol. 19 (2). hlm. 290–294. doi:10.1159/000013463.
  9. James A. Barnett. A history of research on yeasts 3: Emil Fischer, Eduard Buchner and their contemporaries, 1880–1900. Yeast. 2001. Vol. 18 (4). hlm. 363–388. doi:10.1002/1097-0061(20010315)18:43.0.CO;2-R.
  10. Chawla R. Textbook of Medical Biochemistry. Wolters Kluwer India. 2017. hlm. 4. ISBN 9789351298250.
  11. David Stone. Chromatography Resources Technique, Theory, and Instrumentation. Analytical Science Resources Instrumentation, Theory, Tutorials, and Virtual Tours. 4 Juli 2020.
  12. Geoffrey M. Cooper. The Molecular Composition of Cells. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. 2000.
  13. Katharine A. Michie. Dynamic Filaments of the Bacterial Cytoskeleton. Annual Review of Biochemistry. 2006-06. Vol. 75 (1). hlm. 467–492. doi:10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452.
  14. John S. Hothersall. Metabolic Fate of the Increased Yeast Amino Acid Uptake Subsequent to Catabolite Derepression. Journal of Amino Acids. 2013-02-04. doi:10.1155/2013/461901.
  15. Attwood T K, Campbell P N, Parish J H, Smith A D, Stirling J L, Vella F. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford University Press. 2006. hlm. 388. ISBN 978-0-19-852917-0.
  16. Lipid nomenclature Lip-1 & Lip-2. www.qmul.ac.uk.
  17. Berg JM, Tymoczko, JL, Gatto GJ Jr , Stryer L. Biochemistry. W. H. Freeman. 8 April 2015. hlm. 362. ISBN 978-1-4641-2610-9.
  18. Rahul Raman. Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans. Nature Methods. 21 Oktober 2005. Vol. 2 (11). hlm. 817–824. doi:10.1038/nmeth807.
  19. Saleta Sierra. Basics of the virology of HIV-1 and its replication. Journal of Clinical Virology. 2005-12-01. Vol. 34 (4). hlm. 233–244. doi:10.1016/j.jcv.2005.09.004.
  20. Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions. Annu Rev Biochem. 1978. Vol. 47. hlm. 1031–78. doi:10.1146/annurev.bi.47.070178.005123.
  21. Peter Mitchell. Compartmentation and Communication in Living Systems. Ligand Conduction: a General Catalytic Principle in Chemical, Osmotic and Chemiosmotic Reaction Systems. European Journal of Biochemistry. Maret 1979. Vol. 95 (1). hlm. 1–20. doi:10.1111/j.1432-1033.1979.tb12934.x.
  22. Mary J. Wimmer. Mechanisms of Enzyme-Catalyzed Group Transfer Reactions. Annual Review of Biochemistry. 1 Juni 1978. Vol. 47 (1). hlm. 1031–1078. doi:10.1146/annurev.bi.47.070178.005123.
  23. Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series. EMBO Rep. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.
  24. Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series. EMBO Rep. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.
  25. Peter Dimroth. Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases. EMBO reports. 1 Maret 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–282. doi:10.1038/sj.embor.7400646.
  26. Massimo Bonora. ATP synthesis and storage. Purinergic Signalling. 12 September 2012. Vol. 8 (3). hlm. 343–357. doi:10.1007/s11302-012-9305-8.
  27. Jeremy M. Berg. Vitamins Are Often Precursors to Coenzymes. Biochemistry. 5th edition. 2002.
  28. Nadine Pollak. The power to reduce: pyridine nucleotides – small molecules with a multitude of functions. Biochemical Journal. 1 Maret 2007. Vol. 402 (2). hlm. 205–218. doi:10.1042/BJ20061638.
  29. Yildiz Fatih. Advances in food biochemistry. CRC Press. 2009. hlm. 228. ISBN 978-1-4200-0769-5.
  30. S. B. Heymsfield. Chemical and elemental analysis of humans in vivo using improved body composition models. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 1991-08-01. Vol. 261 (2). hlm. E190–E198. doi:10.1152/ajpendo.1991.261.2.E190.
  31. ELECTROLYTE BALANCE. opentextbc.
  32. Harvey Lodish. The Action Potential and Conduction of Electric Impulses. Molecular Cell Biology. 4th edition. 2000.
  33. A. F. Dulhunty. EXCITATION–CONTRACTION COUPLING FROM THE 1950s INTO THE NEW MILLENNIUM. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 2006. Vol. 33 (9). hlm. 763–772. doi:10.1111/j.1440-1681.2006.04441.x.
  34. Robert J. Cousins. Mammalian Zinc Transport, Trafficking, and Signals. Journal of Biological Chemistry. 2006-08-25. Vol. 281 (34). hlm. 24085–24089. doi:10.1074/jbc.R600011200.
  35. Louise L. Dunn. Iron uptake and metabolism in the new millennium. Trends in Cell Biology. 2007-02-01. Vol. 17 (2). hlm. 93–100. doi:10.1016/j.tcb.2006.12.003.
  36. Bruce Alberts. How Cells Obtain Energy from Food. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. 2002.
  37. Ja Raven. Contributions of anoxygenic and oxygenic phototrophy and chemolithotrophy to carbon and oxygen fluxes in aquatic environments. Aquatic Microbial Ecology. 2009-09-03. Vol. 56. hlm. 177–192. doi:10.3354/ame01315.
  38. Electron Source - an overview ScienceDirect Topics. www.sciencedirect.com.
  39. Martinko, John M Madigan, Michael T. Brock Mikrobiologie. Pearson Studium. 2006. hlm. 604,621. ISBN 3-8273-7187-2.
  40. Bruce Alberts. How Cells Obtain Energy from Food. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. 2002.
  41. Demirel, Yaşar,. Energy : production, conversion, storage, conservation, and coupling. Springer. 2016. hlm. 431. ISBN 978-3-319-29650-0.
  42. C. C. Häse. Bacterial extracellular zinc-containing metalloproteases. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 1993-12-01. Vol. 57 (4). hlm. 823–837. doi:10.1128/mmbr.57.4.823-837.1993.
  43. R. Gupta. Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties. Applied Microbiology and Biotechnology. 2004-06-01. Vol. 64 (6). hlm. 763–781. doi:10.1007/s00253-004-1568-8.
  44. Terence Hoyle. The digestive system: linking theory and practice. British Journal of Nursing. 1997-12-11. Vol. 6 (22). hlm. 1285–1291. doi:10.12968/bjon.1997.6.22.1285.
  45. Wiley W. Souba. Review: How Amino Acids Get Into Cells: Mechanisms, Models, Menus, and Mediators. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition. 1992-11-01. Vol. 16 (6). hlm. 569–578. doi:10.1177/0148607192016006569.
  46. Michael P Barrett. Structure and function of facultative sugar transporters. Current Opinion in Cell Biology. 1999-08-01. Vol. 11 (4). hlm. 496–502. doi:10.1016/S0955-0674(99)80072-6.
  47. Glycolysis Summary. chemistry.elmhurst.edu.
  48. Clara Bouché. The Cellular Fate of Glucose and Its Relevance in Type 2 Diabetes. Endocrine Reviews. 2004-10-01. Vol. 25 (5). hlm. 807–830. doi:10.1210/er.2003-0026.
  49. Khalid O. Alfarouk. Glycolysis, tumor metabolism, cancer growth and dissemination. A new pH-based etiopathogenic perspective and therapeutic approach to an old cancer question. Oncoscience. 2014-12-18. Vol. 1 (12). hlm. 777. doi:10.18632/oncoscience.109.
  50. Salway, J. G. Metabolism at a glance. Blackwell Pub. 2004. hlm. 20-21. ISBN 1-4051-0716-2.
  51. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  52. Harvey Lodish. Molecular cell biology. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.
  53. Harvey Lodish. Molecular cell biology. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.
  54. Harvey Lodish. Molecular cell biology. WH Freeman and Company. 2016. hlm. 705. ISBN 9781464183393.
  55. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  56. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  57. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  58. Melmed, Shlomo,. Williams textbook of endocrinology. ISBN 0323341578.p1664
  59. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  60. W Sakami. Amino Acid Metabolism. Annual Review of Biochemistry. 1963-06. Vol. 32 (1). hlm. 355–398. doi:10.1146/annurev.bi.32.070163.002035.
  61. John T. Brosnan. Glutamate, at the Interface between Amino Acid and Carbohydrate Metabolism. The Journal of Nutrition. 2000-04-01. Vol. 130 (4). hlm. 988S–990S. doi:10.1093/jn/130.4.988S.
  62. Geoffrey M. Cooper. The Molecular Composition of Cells. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. 2000.
  63. Eukaryotic Cells Learn Science at Scitable. www.nature.com.
  64. Brian E. Schultz. Structures and Proton-Pumping Strategies of Mitochondrial Respiratory Enzymes. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 2001-06-01. Vol. 30 (1). hlm. 23–65. doi:10.1146/annurev.biophys.30.1.23.
  65. Mechanism of the F(1)F(0)-type ATP synthase, a biological rotary motor. Trends Biochem Sci. 2002. Vol. 27 (3). hlm. 154–60. doi:10.1016/S0968-0004(01)02051-5.
  66. Catalytic and mechanical cycles in F-ATP synthases: Fourth in the Cycles Review Series. EMBO Rep. March 2006. Vol. 7 (3). hlm. 276–82. doi:10.1038/sj.embor.7400646.
  67. B. Friedrich. Molecular biology of hydrogen utilization in aerobic chemolithotrophs. Annual Review of Microbiology. 1993-10-01. Vol. 47 (1). hlm. 351–383. doi:10.1146/annurev.mi.47.100193.002031.
  68. Cornelius G. Friedrich. Advances in Microbial Physiology. Academic Press. -01-01 1997. Vol. 39. hlm. 235–289. doi:10.1016/s0065-2911(08)60018-1. ISBN 978-0-12-027739-1.
  69. Karrie A. Weber. Microorganisms pumping iron: anaerobic microbial iron oxidation and reduction. Nature Reviews Microbiology. 01-10-2006. Vol. 4 (10). hlm. 752–764. doi:10.1038/nrmicro1490.
  70. Mike S.M. Jetten. The anaerobic oxidation of ammonium. FEMS Microbiology Reviews. 1998-12-01. Vol. 22 (5). hlm. 421–437. doi:10.1111/j.1574-6976.1998.tb00379.x.
  71. Jörg Simon. Enzymology and bioenergetics of respiratory nitrite ammonification. FEMS Microbiology Reviews. 2002-08-01. Vol. 26 (3). hlm. 285–309. doi:10.1111/j.1574-6976.2002.tb00616.x.
  72. José-Miguel Barea. Microbial co-operation in the rhizosphere. Journal of Experimental Botany. 2005-07-01. Vol. 56 (417). hlm. 1761–1778. doi:10.1093/jxb/eri197.
  73. R Conrad. Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO). Microbiological reviews. 1996-12-01. Vol. 60 (4). hlm. 609–640. doi:10.1128/MMBR.60.4.609-640.1996.
  74. Marcel T. J. van der Meer. Diel Variations in Carbon Metabolism by Green Nonsulfur-Like Bacteria in Alkaline Siliceous Hot Spring Microbial Mats from Yellowstone National Park. Applied and Environmental Microbiology. 2005-07. Vol. 71 (7). hlm. 3978–3986. doi:10.1128/AEM.71.7.3978-3986.2005.
  75. Mary A. Tichi. Interactive Control of Rhodobactercapsulatus Redox-Balancing Systems during Phototrophic Metabolism. Journal of Bacteriology. 2001-11-01. Vol. 183 (21). hlm. 6344–6354. doi:10.1128/JB.183.21.6344-6354.2001.
  76. Bruce Alberts. Energy Conversion: Mitochondria and Chloroplasts. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. 2002.
  77. J. P. Allen. Photosynthetic reaction centers. FEBS Letters. 08-12-1998. Vol. 438 (1-2). hlm. 5–9. doi:10.1016/S0014-5793(98)01245-9.
  78. Nathan Nelson. The complex architecture of oxygenic photosynthesis. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2004-12-01. Vol. 5 (12). hlm. 971–982. doi:10.1038/nrm1525.
  79. Yuri Munekage. Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis. Nature. 2004-06. Vol. 429 (6991). hlm. 579–582. doi:10.1038/nature02598.
  80. Ananya Mandal. What is Anabolism?. News-Medical.net. 2009-11-26.
  81. Ananya Mandal. What is Anabolism?. News-Medical.net. 2009-11-26.
  82. H M Miziorko. Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase-Oxygenase. Annual Review of Biochemistry. 1983-06. Vol. 52 (1). hlm. 507–535. doi:10.1146/annurev.bi.52.070183.002451.
  83. Antony N. Dodd. Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic. Journal of Experimental Botany. 2002-04-01. Vol. 53 (369). hlm. 569–580. doi:10.1093/jexbot/53.369.569.
  84. Michael Hügler. Evidence for Autotrophic CO2 Fixation via the Reductive Tricarboxylic Acid Cycle by Members of the ε Subdivision of Proteobacteria. Journal of Bacteriology. 2005-05-01. Vol. 187 (9). hlm. 3020–3027. doi:10.1128/JB.187.9.3020-3027.2005.
  85. Gerhard Strauss. Enzymes of a novel autotrophic CO2 fixation pathway in the phototrophic bacterium Chloroflexus aurantiacus, the 3-hydroxypropionate cycle. European Journal of Biochemistry. 1993-08. Vol. 215 (3). hlm. 633–643. doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb18074.x.
  86. Harland G. Wood. Life with CO or CO 2 and H 2 as a source of carbon and energy. The FASEB Journal. 1991-02. Vol. 5 (2). hlm. 156–163. doi:10.1096/fasebj.5.2.1900793.
  87. Jessup M. Shively. SOMETHING FROM ALMOST NOTHING: Carbon Dioxide Fixation in Chemoautotrophs. Annual Review of Microbiology. 1998-10. Vol. 52 (1). hlm. 191–230. doi:10.1146/annurev.micro.52.1.191.
  88. Clara Bouché. The Cellular Fate of Glucose and Its Relevance in Type 2 Diabetes. Endocrine Reviews. 2004-10-01. Vol. 25 (5). hlm. 807–830. doi:10.1210/er.2003-0026.
  89. Design of glycolysis. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences. 1981-06-26. Vol. 293 (1063). hlm. 5–22. doi:10.1098/rstb.1981.0056.
  90. S. J. Pilkis. Fructose-2,6-Bisphosphate in Control of Hepatic Gluconeogenesis: From Metabolites to Molecular Genetics. Diabetes Care. 1990-06-01. Vol. 13 (6). hlm. 582–599. doi:10.2337/diacare.13.6.582.
  91. Rhys D. Evans. Metabolic pathways and abnormalities. Surgery (Oxford). 2016-06. Vol. 34 (6). hlm. 266–272. doi:10.1016/j.mpsur.2016.03.010.
  92. Hudson H. Freeze. Essentials of Glycobiology. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2015.
  93. Ghislain Opdenakker. Concepts and principles of glycobiology. The FASEB Journal. 1993-11. Vol. 7 (14). hlm. 1330–1337. doi:10.1096/fasebj.7.14.8224606.
  94. Malcolm J. McConville. Recent developments in the cell biology and biochemistry of glycosylphosphatidylinositol lipids (Review). Molecular Membrane Biology. 2000-01. Vol. 17 (1). hlm. 1–16. doi:10.1080/096876800294443.
  95. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  96. Stephen W. White. THE STRUCTURAL BIOLOGY OF TYPE II FATTY ACID BIOSYNTHESIS. Annual Review of Biochemistry. 2005-06. Vol. 74 (1). hlm. 791–831. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133524.
  97. John B. Ohlrogge. REGULATION OF FATTY ACID SYNTHESIS. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1997-06. Vol. 48 (1). hlm. 109–136. doi:10.1146/annurev.arplant.48.1.109.
  98. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  99. Luke A. J. O'Neill. A guide to immunometabolism for immunologists. Nature Reviews. Immunology. 09 2016. Vol. 16 (9). hlm. 553–565. doi:10.1038/nri.2016.70.
  100. Nye CK. Glyceroneogenesis Is the Dominant Pathway for Triglyceride Glycerol Synthesis in Vivo in the Rat. Journal of Biological Chemistry. 2008-10-10. Vol. 283 (41). hlm. 27565–27574. doi:10.1074/jbc.M804393200.
  101. Vinod Shanker Dubey. An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants. Journal of Biosciences. 2003-09. Vol. 28 (5). hlm. 637–646. doi:10.1007/BF02703339.
  102. Tomohisa Kuzuyama. Diversity of the biosynthesis of the isoprene units. Natural Product Reports. 2003-03-25. Vol. 20 (2). hlm. 171–183. doi:10.1039/b109860h.
  103. Laura L. Grochowski. Methanocaldococcus jannaschii Uses a Modified Mevalonate Pathway for Biosynthesis of Isopentenyl Diphosphate. Journal of Bacteriology. 2006-05-01. Vol. 188 (9). hlm. 3192–3198. doi:10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006.
  104. Tomohisa Kuzuyama. Diversity of the biosynthesis of the isoprene units. Natural Product Reports. 2003-03-25. Vol. 20 (2). hlm. 171–183. doi:10.1039/b109860h.
  105. Hartmut K. Lichtenthaler. The 1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1999-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 47–65. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.47.
  106. G J Schroepfer. Sterol Biosynthesis. Annual Review of Biochemistry. 1981-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 585–621. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.
  107. G J Schroepfer. Sterol Biosynthesis. Annual Review of Biochemistry. 1981-06-01. Vol. 50 (1). hlm. 585–621. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.
  108. N. D. Lees. Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway ofSaccharomyces cerevisiae—A review. Lipids. 1995-03. Vol. 30 (3). hlm. 221–226. doi:10.1007/BF02537824.
  109. Qin Yang. Metabolites as regulators of insulin sensitivity and metabolism. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 2018-10. Vol. 19 (10). hlm. 654–672. doi:10.1038/s41580-018-0044-8.
  110. Qin Yang. Metabolites as regulators of insulin sensitivity and metabolism. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 2018-10. Vol. 19 (10). hlm. 654–672. doi:10.1038/s41580-018-0044-8.
  111. Nelson DL, Cox MM. Lehninger principles of biochemistry. W.H. Freeman and Company. 2005. hlm. 841. ISBN 0-7167-4339-6.
  112. R. Himmelreich. Complete Sequence Analysis of the Genome of the Bacterium Mycoplasma Pneumoniae. Nucleic Acids Research. 1996-11-01. Vol. 24 (22). hlm. 4420–4449. doi:10.1093/nar/24.22.4420.
  113. Guyton, AC, Hall JE. Textbook of medical physiology. Elsevier Saunders. 2006. hlm. 855. ISBN 0-7216-0240-1.
  114. Ibba M, Söll D. The renaissance of aminoacyl-tRNA synthesis. EMBO reports. 2001-05-01. Vol. 2 (5). hlm. 382–387. doi:10.1093/embo-reports/kve095.
  115. P. Lengyel. Mechanism of protein biosynthesis. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 1969-06-01. Vol. 33 (2). hlm. 264–301. doi:10.1128/mmbr.33.2.264-301.1969.
  116. Mechanism of protein biosynthesis. Bacteriological Reviews. June 1969. Vol. 33 (2). hlm. 264–301. doi:10.1128/MMBR.33.2.264-301.1969.
  117. Frederick B. Rudolph. The Biochemistry and Physiology of Nucleotides. The Journal of Nutrition. 1994-01-01. Vol. 124 (suppl_1). hlm. 124S–127S. doi:10.1093/jn/124.suppl_1.124S.
  118. Rita Zrenner. Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants. Annual Review of Plant Biology. Mei 2005. Vol. 57 (1). hlm. 805–836. doi:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421.
  119. Frederick B. Rudolph. The Biochemistry and Physiology of Nucleotides. The Journal of Nutrition. 1994-01-01. Vol. 124 (suppl_1). hlm. 124S–127S. doi:10.1093/jn/124.suppl_1.124S.
  120. Rita Zrenner. Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants. Annual Review of Plant Biology. Mei 2005. Vol. 57 (1). hlm. 805–836. doi:10.1146/annurev.arplant.57.032905.105421.
  121. Claudio Stasolla. Purine and pyrimidine nucleotide metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology. January 2003. Vol. 160 (11). hlm. 1271–1295. doi:10.1078/0176-1617-01169.
  122. Oluwafemi Davies. Characterisation of multiple substrate-specific (d)ITP/(d)XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism. BMB Reports. April 2012. Vol. 45 (4). hlm. 259–264. doi:10.5483/BMBRep.2012.45.4.259.
  123. Janet L Smith. Enzymes of nucleotide synthesis. Current Opinion in Structural Biology. Desember 1995. Vol. 5 (6). hlm. 752–757. doi:10.1016/0959-440X(95)80007-7.
  124. Bernard Testa. The Biochemistry of Drug Metabolism – An Introduction. Chemistry & Biodiversity. Oktober 2006. Vol. 3 (10). hlm. 1053–1101. doi:10.1002/cbdv.200690111.
  125. P. B. Danielson. The Cytochrome P450 Superfamily: Biochemistry, Evolution and Drug Metabolism in Humans. Current Drug Metabolism. Desember 2002. doi:10.2174/1389200023337054.
  126. The cytochrome P450 superfamily: biochemistry, evolution and drug metabolism in humans. Current Drug Metabolism. December 2002. Vol. 3 (6). hlm. 561–97. doi:10.2174/1389200023337054.
  127. C. D. King. UDP-Glucuronosyltransferases. Current Drug Metabolism. Agustus 2000. doi:10.2174/1389200003339171.
  128. D. Sheehan. Structure, function and evolution of glutathione transferases: implications for classification of non-mammalian members of an ancient enzyme superfamily. The Biochemical Journal. November 2001. Vol. 360 (Pt 1). hlm. 1–16. doi:10.1042/0264-6021:3600001.
  129. Teca Calcagno Galvão. Exploring the microbial biodegradation and biotransformation gene pool. Trends in Biotechnology. Oktober 2005. Vol. 23 (10). hlm. 497–506. doi:10.1016/j.tibtech.2005.08.002.
  130. Dick B. Janssen. Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities. Environmental Microbiology. 2005. Vol. 7 (12). hlm. 1868–1882. doi:10.1111/j.1462-2920.2005.00966.x.
  131. C. Rice-Evans. Oxidative stress: the paradox of aerobic life. Biochemical Society Symposia. November 1995. Vol. 61. hlm. 1–31. doi:10.1042/bss0610001.
  132. Benjamin P. Tu. Oxidative protein folding in eukaryotes. The Journal of Cell Biology. Februari 2004. Vol. 164 (3). hlm. 341–346. doi:10.1083/jcb.200311055.
  133. H Sies. Oxidative stress: oxidants and antioxidants. Experimental Physiology. Maret 1997. Vol. 82 (2). hlm. 291–295. doi:10.1113/expphysiol.1997.sp004024.
  134. Vertuani S. The Antioxidants and Pro-Antioxidants Network: An Overview. Current Pharmaceutical Design. Mei 2004. doi:10.2174/1381612043384655.
  135. U. von Stockar. Does microbial life always feed on negative entropy? Thermodynamic analysis of microbial growth. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. Agustus 1998. Vol. 1412 (3). hlm. 191–211. doi:10.1016/S0005-2728(99)00065-1.
  136. Y. Demirel. Thermodynamics and bioenergetics. Biophysical Chemistry. 2002-06-19. Vol. 97 (2). hlm. 87–111. doi:10.1016/S0301-4622(02)00069-8.
  137. Albert R. Scale-free networks in cell biology. J Cell Sci. 2005. Vol. 118 (Pt 21). hlm. 4947–57. doi:10.1242/jcs.02714.
  138. Brand M. Regulation analysis of energy metabolism. J Exp Biol. 1997. Vol. 200 (Pt 2). hlm. 193–202.
  139. M. Salter. Metabolic control. Essays in Biochemistry. 1994. Vol. 28. hlm. 1–12.
  140. Hans V. Westerhoff. Modern theories of metabolic control and their applicationsReview. Bioscience Reports. January 1984. Vol. 4 (1). hlm. 1–22. doi:10.1007/BF01120819.
  141. M. Salter. Metabolic control. Essays in Biochemistry. 1994. Vol. 28. hlm. 1–12.
  142. Physiological control of metabolic flux: the requirement for multisite modulation. The Biochemical Journal. October 1995. Vol. 311 ( Pt 1) (Pt 1). hlm. 35–9. doi:10.1042/bj3110035.
  143. Transduction of biochemical signals across cell membranes. Quarterly Reviews of Biophysics. November 2005. Vol. 38 (4). hlm. 321–30. doi:10.1017/S0033583506004136.
  144. Philip Cohen. The regulation of protein function by multisite phosphorylation – a 25 year update. Trends in Biochemical Sciences. Desember 2000. Vol. 25 (12). hlm. 596–601. doi:10.1016/S0968-0004(00)01712-6.
  145. G. E. Lienhard. How cells absorb glucose. Scientific American. 1992-01. Vol. 266 (1). hlm. 86–91. doi:10.1038/scientificamerican0192-86.
  146. Peter J. Roach. Glycogen and its metabolism. Current Molecular Medicine. Maret 2002. Vol. 2 (2). hlm. 101–120. doi:10.2174/1566524024605761.
  147. C. B. Newgard. Organizing glucose disposal: emerging roles of the glycogen targeting subunits of protein phosphatase-1. Diabetes. Desember 2000. Vol. 49 (12). hlm. 1967–1977. doi:10.2337/diabetes.49.12.1967.
  148. Eric Smith. Universality in intermediary metabolism. Proceedings of the National Academy of Sciences. September 2004. Vol. 101 (36). hlm. 13168–13173. doi:10.1073/pnas.0404922101.
  149. AH Romano. Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Research in Microbiology. Juli 1996. Vol. 147 (6). hlm. 448–455. doi:10.1016/0923-2508(96)83998-2.
  150. Arthur L. Koch. Advances in Microbial Physiology. Academic Press. Januari 1998. Vol. 40. hlm. 353–399. doi:10.1016/s0065-2911(08)60135-6.
  151. Christos Ouzounis. The emergence of major cellular processes in evolution. FEBS Letters. Juli 1996. Vol. 390 (2). hlm. 119–123. doi:10.1016/0014-5793(96)00631-X.
  152. Oliver Ebenhöh. Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems. Bulletin of Mathematical Biology. January 2001. Vol. 63 (1). hlm. 21–55. doi:10.1006/bulm.2000.0197.
  153. Enrique Meléndez-Hevia. The puzzle of the Krebs citric acid cycle: Assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution. Journal of Molecular Evolution. September 1996. Vol. 43 (3). hlm. 293–303. doi:10.1007/BF02338838.
  154. Gustavo Caetano-Anollés. The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007-05-29. Vol. 104 (22). hlm. 9358–9363. doi:10.1073/pnas.0701214104.
  155. Steffen Schmidt. Metabolites: a helping hand for pathway evolution?. Trends in Biochemical Sciences. Juni 2003. Vol. 28 (6). hlm. 336–341. doi:10.1016/S0968-0004(03)00114-2.
  156. Sara Light. Network analysis of metabolic enzyme evolution in Escherichia coli. BMC Bioinformatics. February 2004. Vol. 5 (1). hlm. 15. doi:10.1186/1471-2105-5-15.
  157. Rui Alves. Evolution of Enzymes in Metabolism: A Network Perspective. Journal of Molecular Biology. Juli 2002. Vol. 320 (4). hlm. 751–770. doi:10.1016/S0022-2836(02)00546-6.
  158. Hee Shin Kim. MANET: tracing evolution of protein architecture in metabolic networks. BMC Bioinformatics. 2006-07-19. Vol. 7 (1). hlm. 351. doi:10.1186/1471-2105-7-351.
  159. Sarah A. Teichmann. Small-molecule metabolism: an enzyme mosaic. Trends in Biotechnology. 2001-12-01. Vol. 19 (12). hlm. 482–486. doi:10.1016/S0167-7799(01)01813-3.
  160. Victor Spirin. A metabolic network in the evolutionary context: Multiscale structure and modularity. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006-06-06. Vol. 103 (23). hlm. 8774–8779. doi:10.1073/pnas.0510258103.
  161. Jeffrey G Lawrence. Common themes in the genome strategies of pathogens. Current Opinion in Genetics & Development. Desember 2005. Vol. 15 (6). hlm. 584–588. doi:10.1016/j.gde.2005.09.007.
  162. Jennifer J Wernegreen. For better or worse: genomic consequences of intracellular mutualism and parasitism. Current Opinion in Genetics & Development. Desember 2005. Vol. 15 (6). hlm. 572–583. doi:10.1016/j.gde.2005.09.013.
  163. Csaba Pál. Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks. Nature. 2006-03. Vol. 440 (7084). hlm. 667–670. doi:10.1038/nature04568.
  164. Michael J. Rennie. An introduction to the use of tracers in nutrition and metabolism. Proceedings of the Nutrition Society. November 1999. Vol. 58 (4). hlm. 935–944. doi:10.1017/S002966519900124X.
  165. Robert D. Phair. Development of kinetic models in the nonlinear world of molecular cell biology. Metabolism. 1997-12. Vol. 46 (12). hlm. 1489–1495. doi:10.1016/s0026-0495(97)90154-2.
  166. Lieven Sterck. How many genes are there in plants (… and why are they there)?. Current Opinion in Plant Biology. April 2007. Vol. 10 (2). hlm. 199–203. doi:10.1016/j.pbi.2007.01.004.
  167. Irina Borodina. From genomes to in silico cells via metabolic networks. Current Opinion in Biotechnology. June 2005. Vol. 16 (3). hlm. 350–355. doi:10.1016/j.copbio.2005.04.008.
  168. Systems analyses characterize integrated functions of biochemical networks. Trends in Biochemical Sciences. May 2006. Vol. 31 (5). hlm. 284–91. doi:10.1016/j.tibs.2006.03.007.
  169. Natalie C. Duarte. Global reconstruction of the human metabolic network based on genomic and bibliomic data. Proceedings of the National Academy of Sciences. Februari 2007. Vol. 104 (6). hlm. 1777–1782. doi:10.1073/pnas.0610772104.
  170. Kwang-Il Goh. The human disease network. Proceedings of the National Academy of Sciences. Mei 2007. Vol. 104 (21). hlm. 8685–8690. doi:10.1073/pnas.0701361104.
  171. D.- S. Lee. The implications of human metabolic network topology for disease comorbidity. Proceedings of the National Academy of Sciences. Juli 2008. Vol. 105 (29). hlm. 9880–9885. doi:10.1073/pnas.0802208105.
  172. Marie Csete. Bow ties, metabolism and disease. Trends in Biotechnology. September 2004. Vol. 22 (9). hlm. 446–450. doi:10.1016/j.tibtech.2004.07.007.
  173. Jing Zhao. Hierarchical modularity of nested bow-ties in metabolic networks. BMC Bioinformatics. Agustus 2006. Vol. 7 (1). hlm. 386. doi:10.1186/1471-2105-7-386.
  174. Hong-Wu Ma. The connectivity structure, giant strong component and centrality of metabolic networks. Bioinformatics. Juli 2003. Vol. 19 (11). hlm. 1423–1430. doi:10.1093/bioinformatics/btg177.
  175. Jette Thykaer. Metabolic engineering of β-lactam production. Metabolic Engineering. Januari 2003. Vol. 5 (1). hlm. 56–69. doi:10.1016/S1096-7176(03)00003-X.
  176. María González-Pajuelo. Metabolic engineering of Clostridium acetobutylicum for the industrial production of 1,3-propanediol from glycerol. Metabolic Engineering. September 2005. Vol. 7 (5). hlm. 329–336. doi:10.1016/j.ymben.2005.06.001.
  177. Marco Krämer. Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid. Metabolic Engineering. October 2003. Vol. 5 (4). hlm. 277–283. doi:10.1016/j.ymben.2003.09.001.

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29570405 (2026-08-13T07:49:21Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.