ENZIM
Satu karakteristik penting dari organisme hidup adalah berlangsungnya secara teratur sejumlah reaksi kimia yang kompleks namun terkoordinasi dengan baik di dalam setiap selnya. Walaupun terjadi banyak tipe reaksi yang berbeda pada setiap waktu tertentu, namun tidak terjadi kekacauan. Senyawa yang mengontrol metabolisme ini disebut enzim. Kesemua enzim ini beserta kegiatannya harus terkoordinasi sedemikian rupa sehingga produk-produk yang sesuai dapat terbentuk dan tersedia pada tempat yang tepat, dalam jumlah yang tepat, pada waktu yang tepat, dan dengan penggunaan enzim seminimum mungkin. Enzim adalah protein yang mempunyai aktivitas katalisis. Suatu katalisis adalah suatu agen kimiawi yang mengubah laju reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi itu. Dengan tidak adanya enzim, lalu lintas kimiawi malalui jalur-jalur metabolisme akan menjadi sangat macet.
Setiap reaksi kimiawi melibatkan pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan. Misalnya, hidrolisis sukrosa melibatkan pertama-tama pemutusan ikatan antara glukosa dan fruktosa dan kemudian pembentukan ikatan baru dengan suatu atom hidrogen dan suatu gugus hidroksil dari air. Biasanya enzim mempercepat reaksi dengan faktor antar 108 dan 1020. Dibandingkan dengan katalisator buatan manusia, enzim 108 hingga 109 kali lebih efektif. Selain itu enzim lebih spesifik dari pada katalisator anorganik atau organik buatan dalam macam reaksi yang dikatalisisnya.
Enzim terdapat dalam semua sel, tetapi tidak tercampur merata di seluruh sel. Tumbuhan juga menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan dari serangan serangga, bakteri, jamur dan jenis pathogen begitu juga manusia, pembentukan senyawa yang lebih besar dari molekul-molekul yang lebih kecil disebut anabolisme yang membutuhkan energi. Sebaliknya, katabolisme merupakan perombakan senyawa dengan molekul yang lebih kecil yang menghasilkan energi. Baik anabolisme maupun katabolisme berlangsung secara sistematis dan teratur membentuk lintasan metabolik.
Enzim terkonsentrasi dalam kompartemen-kompartemen, misalnya enzim untuk fotosintesis terdapat pada dalam kloroplas, untuk respirasi terutama terdapat dalam mitokondria sedang sebagian lagi terdapat dalam sitosol. Pengelompokkan enzim dalam kompartemen meningkatkan efisiensi proses-proses seluler karena dua hal, yaitu pertama, membantu memastikan bahwa konsentrasi reaktan cukup di tempat enzim tersebut terdapat, dan kedua, membantu memastikan bahwa satu senyawa diarahkan menjadi hasil yang diperlukan dan tidak dialihkan ke jalur lain oleh kerja enzim lain yang berkompetisi yang juga dapat bekerja pada senyawa tersebut di tempat lain dalam sel.
BAB II
PEMBAHASAN
A. ENZIM
Sel yang hidup mengadakan metabolisme, yaitu reaksi kimia yang melibatkan penggunaan energi. Metabolisme dapat memerlukan energi (reaksi endergonik) atau menghasilkan energi (reaksi eksergonik). Kecepatan reaksi serta macam reaksi metabolisme yang berlangsung diatur oleh enzim, jumlahnya tepat pada saat penggunaan yang tepat.
Pada umumnya reaksi kimia dalam sel hidup sangat lamban bila tanpa katalisator. Enzim mampu berperan sebagai katalisator dengan mempercepat reaksi 108 - 1020 kali. Enzim berperan secara lebih spesifik dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator anorganik, sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak menghasilkan produk sampingan yang beracun. Enzim juga tanggap terhadap perubahan kondisi lingkungan, sehingga perubahan dapat dilakukan oleh tumbuhan sesuai dengan perubahan unsur lingkungan. Enzim juga mempunyai kelemahan yaitu bahwa enzim ini merupakan protein yang bermolekul besar dan untuk membuatnya diperlukan energi yang sangat besar. Banyak enzim terdiri dari protein yang bergabung dengan molekul organik dengan berat molekul rendah yang dinamakan koenzim. Bagian proteinnya disebut apoenzim. Bila bergabung, kedua bagian tersebut membentuk enzim yang lengkap disebut holoenzim.
Apoenzim + koenzim → holoenzim
Tidak aktif Tidak aktif Aktif
Protein Molekul organik
Berat molekul tinggi Berat molekul rendah
Tak terdialisis Terdialisis
B. ENZIM DI DALAM SEL
Sel bukan hanya sekedar sebuah kantong senyawa kimiawi dengan ribuan jenis enzim dan substrat yang berlainan yang bergerak secara acak. Struktur di dalam sel akan membuat jalur metabolisme itu menjadi teratur. Beberapa enzim dan kompleks enzim memiliki lokasi yang tetap di dalam sel sebagai komponen struktural membran tertentu. Enzim lain berada dalam larutan di dalam organel eukariotik terbungkus membran yang spesifik, masing-masing dengan lingkungan kimiawi internalnya sendiri-sendiri. Misalnya, di dalam sel eukariotik enzim-enzim untuk respirasi seluler berada di dalam mitokondria.
C. SIFAT-SIFAT ENZIM
1. Enzim aktif dalam jumlah yang sangat sedikit. Dalam reaksi biokimia hanya sejumlah kecil enzim diperlukan untuk mengubah sejumlah besar substrat menjadi produk hasil.
2. Enzim adalah katalis murni, sama sekali tidak terpengaruh oleh reaksi yang dipercepatnya.
3. Enzim mempercepat reaksi, tetapi enzim tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi yang terjadi.
4. Enzim bekerja spesifik, artinya untuk substrat tertentu diperlukan enzim tertentu pula.
5. Beberapa macam enzim dapat bekerja terhadap substrat tertentu dan menghasilkan produk yang sama yang disebut isozim atau isoenzim.
D. NOMENKLATUR ENZIM
Lebih dari 4500 macam enzim telah ditemukan dalam organisme hidup dan masih terus akan bertambah dengan berlanjutnya penelitian. Enzim biasanya mendapat akhiran-ase dan menunjukkan substrat yang ditindaknya dan tipe reaksi yang dikatalisisnya, misalnya substrat maltosa diubah oleh enzim maltase menjadi gula glukosa. Enzim-enzim yang mengubah protein merupakan kelompok protease, enzim-enzim yang mengubah karbohidrat merupakan kelompok karbohidrase, sedang enzim pengubah lemak (lipida) disebut lipase.
1. KLASIFIKASI ENZIM
Tata nama enzim telah diresmikan menurut persetujuan internasional dengan bantuan “Comission on Enzymes of the International Union of Biochemistry”. Berikut ini akan ditunjukkan klasifikasi yang sangat sederhana berdasarkan tipe reaksi kimia yang dikatalisis.
Tabel.1. Klasifikasi enzim menurut jenis reaksi yang dipacu
| No | Kelas dan Sub Kelas | Tipe Reaksi |
| 1. | Oksidoreduktase - Oksidase - Reduktase - Dehidrogenase | Memisahkan dan menambahkan elektron atau elektrorn dan hidrogen - Mentransfer elektron atau hidrogen hanya kepada oksigen - Menambahkan elektron atau hidrogen - Melepaskan hidrogen |
| 2. | Transferase - Kinase | Memindahkah gugus senyawa kimia -memindahkan gugus fosfat, terutama dari ATP |
| 3. | Hidrolase - Proteinase - Ribonuklease - Deoksiribonuklease - Lipase | Memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air - Menghidrolisis protein (ikatan peptida) - Menghidrolisis RNA (ester fosfat) - Menghidrolisis DNA (ester fosfat) - Menghidrolisis lemak (ester) |
| 4. | Liase | Membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia |
| 5. | Isomerase | Menata kembali atom-atom pada suatu molekul untuk membentuk isomer |
| 6. | Ligase atau Sintetase - Polimerase | Menggabungkan 2 molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP atau nukleosida fosfat + lainnya - Menggabungkan subunit (monomer) sehingga terbentuk polimer |
2. KOFAKTOR: AKTIVATOR,GUGUS PROSTETIK DAN KOENZIM
Di samping komponen proteinnya, beberapa enzim juga mengandung senyawa organik nonprotein dengan ukuran molekul yang lebih kecil yang disebut kofaktor. Tidak seperti enzim, kofaktor itu stabil pada suhu yang relatif tinggi dan yang tetap tidak berubah pada akhir suatu reaksi. Dapat dibedakan tiga tipe kofaktor yaitu ion anorganik (aktivator), gugus prostetik dan koenzim.
a. Ion-ion anorganik sebagai aktivator enzim
Aktivator biasanya berikatan lemah dengan satu enzim. Banyak enzim yang berasosiasi dengan glikolisis memerlukan logam sebagai aktivator. Logam yang diketahui merupakan aktivator dari sistem enzim adalah Cu, Fe, Mn, Zn, Ca, K dan Co. Beberapa unsur hara dapat berperan sebagai aktivator enzim,ion Mg2+ berperan sebagai aktivator enzim-enzim yang menggunakan ATP atau nukleosida difosfat atau trifosfat lainnya sebagai substrat. Kompleks enzim-substratnya adalah kompleks Mg-ATP-enzim.
b. Gugus prostetik
Gugus prostetik terikat erat pada molekul protein enzim dengan ikatan kovalen dan esensial untuk aktivitas katalitik enzim yang bersangkutan, contohnya adalah enzim dehidrogenase yang berperan dalam respirasi dan perombakan asam lemak. Enzim dehidrogenase ini mengandung pigmen kuning yang disebut flavin yang terikat pada protein, dimana flavin ini esensial bagi aktivitas enzim tersebut karena kemampuannya untuk menerima dan memindahkan atom H selama proses reaksi berlangsung.
c. Koenzim
Banyak enzim yang tidak mempunyai gugus prostetik memerlukan senyawa organik lain untuk aktivitasnya yang disebut koenzim. Kebanyakan koenzim terdiri atas vitamin atau bagian vitamin. Telah ditemukan bahwa beberapa dari vitamin B merupakan komponen utama koenzim. Contoh koenzim adalah NAD, NADP, koenzim A dan ATP.
Tabel 2. Beberapa vitamin beserta bentuk-bentuk koenzimnya
| No . | Vitamin | Koenzim |
| 1. | Tiamin (B1) | Kokarboksilase |
| 2. | Riboflavin (B2) | Riboflavin adenin dinukleotide |
| 3. | Niasin | Nikotinamide adenin dinukleotide |
| 4. | Piridoksin (B6) | Piridoksal fosfat |
| 5. | Asam folat | Asam tetrahidrofolat |
3. MEKANISME KERJA ENZIM
Agar reaksi dapat berlangsung (reaksi yang spontan sekalipun) memerlukan aktivasi. Molekul-molekul yang akan bereaksi itu, akan menjadi bentuk antara yang tidak stabil untuk diubah menjadi produk. Enzim berfungsi dengan cara meningkatkan proporsi molekul yang mempunyai cukup energi untuk bereaksi, sehingga mempercepat laju proses.
Enzim melakukan hal ini dengan menurunkan energi yang diperlukan reaksi, dan bukan meningkatkan jumlah energi dalam tiap molekul. Cara kerjanya ialah dengan membentuk kompleks enzim-substrat sebagai bentuk antara yang untuk itu tenaga yang diperlukan jauh lebih sedikit daripada mengaktifkan substrat itu secara langsung.
Gambar 1. Fungsi utama suatu enzim ialah mengurangi energi-aktivasi, yaitu energi yang diperlukan untuk mencapai status transisi suatu reaksi kimiawi. Sebagaimana tampak pada gambar, suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah dan dengan demikian membutuhkan lebih sedikit energi untuk berlangsungnya reaksi tersebut.
Gambar 1. Teori Kunci Gembok dan Teori Kecocokan Induksi
4. PENGARUH DENATURASI TERHADAP AKTIVITAS ENZIM
Beberapa faktor dapat menyebabkan alterasi struktur molekul enzim. Alterasi struktur molekul enzim ini disebut denaturasi. Pada dasarnya enzim yang telah mengalami denaturasi, masih dapat kembali ke bentuk normalnya dan dapat kembali berfungsi. Pada kondisi yang lebih ekstrim, enzim dapat dirombak dan tidak dapat balik, misalnya pada kondisi suhu yang lebih tinggi. Ekstraksi dan purifikasi enzim harus dilakukan pada suhu yang relatif rendah untuk menghindari terjadinya denaturasi, walaupun seandainya pada kondisi di dalam sel, enzim tersebut tidak terdenaturasi pada suhu yang relatif tinggi.
Oksigen dan zat-zat pengoksidasi lain juga mendenaturasi banyak enzim, yang sering disebabkan terbentuknya jembatan disulfida jika dalam rantai terdapat gugus-SH dari sistein. Zat-zat pereduksi menyebabkan terputusnya jembatan disulfida dan terbentuk dua gugus-SH. Logam berat seperti Ag+, Hg2+, Hg+ atau Pb2+ dapat mendenaturasi enzim. Pada kadar air yang rendah, enzim lebih tahan terhadap pengaruh suhu tinggi karena denaturasi lebih sulit untuk terjadi. Hal ini yang menyebabkan biji kering dan spora bakteri atau spora jamur lebih tahan terhadap suhu tinggi.
5. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI ENZIMATIS
1. Konsentrasi Substrat
Karena molekul enzim jauh lebih besar daripada molekul substrat, maka ikatan kompleks enzim substrat akan lebih sukar terbentuk bila konsentrasi substrat kecil. Bila semua titik ikat aktif dalam molekul enzim telah terisi oleh substrat maka akan terjadi saturasi, kecepatan tidak dapat dinaikkan lagi.
Gambar 2.Kurva kejenuhan suatu reaksi enzim yang menunjukkan relasi antara konsentrasi substrat (S) dengan kelajuan (v).
2. Konsentrasi Enzim
Selama jumlah substrat cukup, penambahan konsentrasi enzim akan mempercepat reaksi (teoritis tak terbatas).
3. Temperatur
Karena enzim merupakan protein maka sangat sensitif terhadap perubahan temperatur. Kenaikan temperatur akan mempercepat reaksi karena kenaikan temperatur menyebabkan penambahan energi kinetik substrat dan enzim, serta bertambahnya jumlah tabrakan antara molekul sebagai akibat agitasi yang lebih besar pada temperatur lebih tinggi.
Meskipun kerusakan enzim mulai terjadi pada temperatur 450C tetapi temperatur di bawahnya sudah dapat merusak enzim bila diberikan dalam waktu lama.
4. pH
Perubahan pH dapat menyebabkan terjadinya denaturasi, sehingga enzim kehilangan aktivitasnya. Enzim mempunyai pH optimum untuk bekerja paling aktif. Nilai pH optimum untuk sebagian besar enzim adalah sekitar 6 sampai 8, akan tetapi terdapat beberapa perkecualian. Misalnya: pepsin, enzim pencernaan dalam lambung,bekerja paling baik pada pH 2. Sebaliknya,tripsin, enzim pencernaan yang tinggal dalam lingkungan usus yang bersifat basa, memiliki pH optimum 8.
Gambar 3. pH optimum beberapa jenis enzim
Gambar 4. Faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas enzim. pH yang optimum yang mendukung konformasi aktif molekul protein tersebut.
6. INHIBITOR (ZAT PENGHAMBAT)
Aktivitas suatu enzim dapat dihambat (diperlambat atau dihentikan) oleh zat-zat kimiawi melalui berbagai cara. Hambatan enzim dapat dikelompokkan ke dalam tipe non-reversibel (tidak dapat balik) dan reversibel (dapat balik). Ada 2 tipe utama hambatan reversibel, yaitu kompetitif dan nonkompetitif. Hambatan kompetitif dapat dibalik dengan cara menambah konsentrasi substrat, sedangkan yang nonkompetitif tidak dapat menambah konsentrasi substrat.
Jenis-jenis inihibisi. Klasifikasi ini diperkenalkan oleh W.W. Cleland.
Gambar 5. Inhibitor kompetitif mengikat enzim secara reversibel, menghalangi pengikatan substrat. Di lain pihak, pengikatn substrat juga menghalangi pengikatan inhibitor. Substrat dan inhibitor berkompetisi satu sama lainnya.
Gambar 6. Suatu katalitik suatu enzim. Enzim sukrase mengkatalisis hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa,(1) ketika tempat aktif enzim tidak ditempati oleh substrat (kosong) dan substratnya tersedia maka siklus itu akan dimulai,(2) kompleks enzim-substrat itu memasuki tempat aktif dan terikat melalui ikatan lemah. Tempat aktif itu akan mengalami perubahan bentuk untuk mengelilingi substrat (kecocokan teriduksi), (3) substrat itu akan diubah menjadi produk saat berada di dalam tempat aktit itu, (4) enzim akan membebaskan produknya, dan tempat aktifnya kemudian dapat ditempati molekul substrat yang lain. Sebagian besar reaksi metabolisme bersifat reversibel dan suatu enzim dapat mengkatalisis reaksi maju ataupun reaksi balik. Arah reaksi mana yang akan menang terutama bergantung pada konsentrasi relatif reaktan dan produk, enzim akan mengkatalisis reaksi yang mengarah ke kesetimbangan.
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa ikut bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme. Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Kerja enzim dipengaruhi oleh konsentrasi substrat, konsentrasi enzim,,suhu, dan pH. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan (denaturasi). Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim.
B. SARAN
- Jika enzim mengalami denaturasi,optimalkan kembali suhunya maka enzim akan mengalami renaturasi kembali,tetapi tidak semua enzim bisa mengalami renaturasi.
- Perlu kita ingat banyak obat dan racun adalah inhibitor enzim.
DAFTAR PUSTAKA
Benyamin Lakitan, 2001, Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan, Raja Grafindo Persada, Jakarta.
Dwijoseputro, D. 1980, Pengantar Fisiologi Tumbuhan, Edisi Kelima, Gramedia, Jakarta.
Dardjat Sasmitamihardja dan Arbayah Siregar, 1996. Fisiologi Tumbuhan, ITB, Bandung.
Neil A. Campbell, Jane B. Reece dan Lawrence G. Mitchell, , Biologi Edisi Kelima, Baping Raya. Jakarta.
Michael J, Pelczar, Jr dan E. C. S. Chan, 1986, Dasar-Dasar Mikrobiologi, UI-Press, Jakarta.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar