Metabolisme Sel

Metabolisme sel merujuk kepada jumlah tindak balas kimia di dalam tubuh, iaitu penghasilan tenaga yang disimpan dalam bentuk ATP (Adenosine Trifosfat) dan molekul atau bahan organic yang diperlukan oleh tubuh.

Penghasilan tenaga juga dikenali sebagai katabolisme, manakala penghasilan molekul organic baru dikenali sebagai  anabolisme.

( ATP + H2O ---------- ADP + Pi )

ADP = adenosine difosfat      Pi = Fosfat inorganik

ATP merupakan sebatian tenaga utama di dalam sel. ATP menyediakan tenaga bagi kebanyakan aktiviti sel yang menggunakan tenaga, seperti sentisis  RNA dan mengawal atur kebanyakan tindak balas kimia.

Selain itu, ATP juga berfungsi di luar sel seperti menghasilkan rangsangan kesakitan dan meregangkan dinding pundi kencing.

Tenaga diperolehi dari molekul ATP apabila kumpulan fosfat ketiga pada ATP disingkir melalui proses hidrolisis.

Ikatan kumpulan fosfat ini merupakan ikatan lemah iaitu tenaga ikatannya rendah. Namun begitu, pemutusan ikatan ini membebaskan tenaga yang tinggi.

Rajah : Metabolisme sel terdiri daripada tindak balas katabolisme dan anabolisme yang
menghasilkan 60% tenaga haba dan 40% tenaga yang disimpan dalam bentuk ATP

Sentisis ATP

Setiap sel yang hidu perlu tenaga dalam bentuk ATP. Tenaga ATP diperolehi melalui tindak balas pemecahan molekul organik, iaitu nutrien makanan.

Untuk menjalankan proses ini, sel mesti memperolehi air, vitamin, ion dan oksigen.

Oksigen diperolehi daripada paru-paru, manakala bahan-bahan lain yang dikenali sebagai nutrient diperolehi daripada penyerapan daripada system pencernaan.

Oksigen dan nutrient dihantar ke sel-sel seluruh tubuh oleh system kardiovaskular  melalui darah.

Tindak balas katabolisme yang menggunakan nutrient dalam sel akan menghasilkan tenaga.

Lebih kurang 40% daripada tenaga tersebut digunakan untuk mensintesis ATP daripada ADP dan fosfat tak organic, manakala 60% lagi dibebas sebagai tenaga haba.

Sentisis ATP ini berlaku di sitoplasma dan mitokonderion di dalam sel.

ADP + Pi ------------------ ATP + H2O

Tenaga  ATP digunakan untukmproses-proses yang memerlukan tenaga yang terdiri daripada:

• Tindakbalas anabolisme, iaitu tindak balas biosentisis bagi tujuan tumbesaran dan pembahagian sel seperti:

1. Pegabungan asid-asid amino menjadi protein.
2. Pegabungan nukleotida menjadi DNA dan RNA dalam nucleus sel.
3. Sentisis polisakarida seperti glikogen.
4. Sintisis lemak.

• Penguncupan otot
• Pengangkutan aktif molekul ion.
• Penghantaran impuls saraf.
• Penyelanggaran isipadu sel melalui osmosis.
• Pergerakan molekul silia dan flagella.
• Fungsi-fungsi lain yang berbeza antara sel.

Selain proses-proses di atas, tenaga yanhg dihasilkan juga diguna untuk fungsi-fiungsi lain yang berbeza antara sel.

Ini kerana, setiap tisu tubuh mempunyai populasi sel berbeza dan tenaga serta nutrient yang diperlukan juga berbeza.

Selain itu, apabila tahap aktiviti tisu berubah, keperluan nutrient juga berubah, contohnya, tisu otot di dalam keadaan rehat jauh lebih rendah berbanding otot yang sedang berkerja.

Tenaga yang dibebaskan sebagai haba digunakan untuk menyelenggara suhu tubuh dan haba boleh disukat melalui unit kalori atau lebih tepat Joule mengikut system metrik.

Kalori bukan merujuk sebagai nilai tenaga yang terkandung dalam makanan.

Metabolisme Nutrien di Dalam Sel

Pencernaan secara mekanikal dan kimia menghasilkan molekul yang lebih ringkas iaitu glukosa, asid amino dan lipid.

Molekul ringkas yang dihasilkan ini diserap mel;alui saluran pencernaan dan diedar ke seluruh tubuh melalui system peredaran darah.

Nutrien ini meresap masuk ke dalam cecair interstisial, seteriusnya meresap ke sel melelui membrane sel. Nutrien ini bergabung dengan nutrient lain yang sedia ada dalam sitoplasma.

Nutrien seperti karbohidrat dan lemak yang berlebihan disimpan oleh dan organ tertentu dan digunakan kembali apabila kuantiti dan kualiti nutrient di dalam makanan yang dimakan tidak mencukupi.

Pengawal aturan penyimpanan dan penggunaan nutrient simpanan dilakukan oleh system endokrin dan system saraf.

Secara umum, sel yang mempunyai karbohidrat, lemak dan asid amino berlebihan akan memecahkan karbohidrat terlebih dahulu.

Apabila karbohidrat habis digunakan, lipid pula dipecahkan. Asid amino jarang digunakan bagi penghasilan tenaga.

Terdapat dua jenis metabolism sel yang kedua-dua tindak balas kimia ini dimangkinkan oleh molekul protein yang besar iaitu enzim.

Katabolisme

Merupakan tindak balas kimia yang melibatkan pemecahan bahan atau molekul organic yang membebaskan tenaga untuk mensintisis ATP atau sebatian bertenaga tinggi yang lain.

Dengan kata lain, katabolisme merupakan proses pemecahan molekul organic kepada molekul yang lebih kecil dan ringkas di sitoplasma dengan sedikit sahaja penghasilan ATP.

Molekul yangh terhasil ini akan masuk ke dalam mitokondria dan proses melilui kitar Krebs bagi menghasilan lebih bnanyak tenaga.

Lebih kurang 40% daripada tenaga yang dibebaskan diperangklap bagi menukar ADP kepada ATP dan sebanyak 60% lagi hilang dalam bentuk haba.

Anabolisme

Anabolisme ialah tindak balas kimia yang menggunakan tenaga daripada ATP untuk mensintisis molekul lebih besar dan baru termasuk makromolekul.

Molekul-molekul organic baru ini diperlukan untuk membina sebatian baru seperti pengantian membrane dan organel, penghasilan enzim dan struktur protein yang lain.

Tindak balas kimia ini melibatkan pembentukan ikatan kimia yang baharu. Oleh itu tenaga diperlukan dalam tindak balas anabolisme.

Tenaga untuk proses anabolisme diperolehi dari ATP yang dihasilkan di mitokondria. Anabolisme memerlukan lebih banyak asid amino berbanding lemak dan sedikit sahaja karbohidrat.

Komponen atau molekul organic baru perlu disintisis oleh sel, untuk:

1. Pemulihan  dan pembaikan struktur sel – Kebanyakan molekul organic dan struktur dalam sel termasuk organel bersifat sementara. Oleh pembuangan dan penggantian molekul dan struktur tersebut merupakan proses pusingan ganti metabolic (metabolic turnover).
2. Tumbesaran – Molekul organic yang disentisis oleh sel merupakan persediaan sel untuk membahagi dan mensintesis protein dan organel.
3. Menghasilkan rembesan – beberapa sel seperti sel mucus dan sel pancreas perlu mensintises bahan atau molekul organic dan menghantarnya ke cecair ruang-ruang (interstitial) untuk dirembeskan.