BAB I PENDAHULUAN Pengertian Enzim Enzim adalah biomolekul yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Hampir semua enzim merupakan protein. Pada reaksi yang dikatalisasi oleh enzim, molekul awal reaksi disebut sebagai substrat, dan enzim mengubah molekul tersebut menjadi molekul-molekul yang berbeda, disebut produk. Hampir semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. 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. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
Pengertian Enzim
Enzim adalah biomolekul yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang
mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Hampir
semua enzim merupakan protein. Pada reaksi yang dikatalisasi oleh enzim, molekul
awal reaksi disebut sebagai substrat, dan enzim mengubah molekul tersebut menjadi
molekul-molekul yang berbeda, disebut produk. Hampir semua proses biologis sel
memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat.
Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi
dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim
menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya
reaksi. 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. Sebagai contoh, enzim α-
amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Reaksi-reaksi yang berlangsung didalam tubuh makhluk hidup terjadi pada suhu
27°C (suhu ruang) misalnya pada tumbuhan atau pada suhu 39°C, misalnya didalam
tubuh hewan beradarah panas. Pada suhu tersebut proses oksidasi akan berjalan lambat.
Agar reaksi-reaksi berjalan lebih cepat diperlukan katalisator. Katalisator adalah zat
yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi. Katalisator
didalam sel makhluk hidup disebut Biokatalisator atau enzim. Suatu enzim dapat
mempercepat reaksi 108 _ 1011 kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan
tanpa katalis. Hampir setiap reaksi kimia dalam sistem biologis dikatalis oleh enzim.
Sintesis enzim terjadi di dalam sel dan sebagian besar enzim dapat diekstraksi dari sel
tanpa merusak fungsinya.
Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat. Bahan baru atau materi yang dibentuk
sebagai hasil reaksi disebut produk.
1
Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu,
keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat
keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat
mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH
yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami
kerusakan. 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. Banyak
obat dan racun adalah inihibitor enzim.
Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri atas komponen yang disebut apoenzim yang
berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang berupa
nonprotein. Gugus prostetik dibedakan menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim
berupa gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2,
NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Kofaktor berupa gugus anorganik yang
biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, dan Fe2+. Beberapa jenis vitamin
seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim. Jadi, enzim yang utuh tersusun atas
bagian protein yang aktif yang disebut apoenzim dan koenzim, yang bersatu dan
kemudian disebut holoenzim.
2
Enzim yang memerlukan ion logam sebagai kofaktornya dinamakan metaloenzim..
Ion logam ini berfungsi untuk menjadi pusat katalis primer, menjadi tempat untuk
mengikat substrat, dan sebagai stabilisator supaya enzim tetap aktif.
Tabel 1. Beberapa enzim yang mengandung ion logam sebagai kofaktornya
Ion logam Enzim
Zn 2+
Mg2+
Fe2+ / Fe3+
Cu2+/ Cu+
K+
Na+
Alkohol dehidrogenase
Karbonat anhidrasa
Karboksipeptidasa
Fosfohidrolasa
Fosfotransferasa
Sitokrom
Peroksida
Katalasa
Feredoksin
Tirosina
Sitokrom oksidasa
Piruvat kinasa (juga memerlukan Mg2+)
Membrane sel ATPasa ( juga memerlukan K+ dan
Mg2+)
Penggolongan (Klasifikasi) enzim
1. Hidrolase
Hidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan
air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu :
A. Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat.
Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal :
3
a. Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi
maltosa 9 suatu disakarida).
2 (C6H10O5)n + n H2O n C12H22O11
b. Maltase, yaitu enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa
C12H22O11 + H20 2 C6H12O6
Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan
fruktosa.
Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan galaktosa.
Selulase, enzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida) menjadi
selobiosa ( suatu disakarida).
Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-pektin.
c. Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.
Contoh-contohnya :
Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam
lemak.
Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam
fosfat.
d. Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan
protein.
Contoh-contohnya:
Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino.
Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin.
Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.
e. Oksidase dan reduktase , yaitu enzime yang menolong dalam proses oksidasi dan
reduksi.
Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi;
f. Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat-zat
organik menjadi hasil-hasil oksidasi.
4
maltase
amilaseamilum maltosa
maltosa glukosa
g. Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.
h. Desmolase , yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N dan
beberapa ikatan lainnya.
Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi :
Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruyat menjadi
asetaldehida.
Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine dari suatu
asam amino ke suatu asam organik sehingga yang terakhir ini berubah
menjadi suatu asam amino.
Enzim juga dapat dibedakan menjadi eksoenzim dan endoenzim berdasarkan tempat
kerjanya, ditinjau dari sel yang membentuknya.Eksoenzim ialah enzim yang
aktivitasnya diluar sel. Endoenzim ialah enzim yang aktivitasnya didalam sel.
Selain eksoenzim dan endoenzim, dikenal juga enzim konstitutif dan enzim induktif.
Enzim konstitutif ialah enzim yang dibentuk terus-menerus oleh sel tanpa peduli apakah
substratnya ada atau tidak. Enzim induktif (enzim adaptif) ialah enzim yang dibentuk
karena adanya rangsangan substrat atau senyawa tertentu yang lain. Misalnya
pembentukan enzim beta-galaktosida pada escherichia coli yang diinduksi oleh laktosa
sebagai substratnya. Tetapi ada senyawa lain juga yang dapat menginduksi enzim
tersebut walaupun tidak merupakan substarnya, yaitu melibiosa. Tanpa adanya laktosa
atau melibiosa, maka enzim beta-galaktosidasa tidak disintesis, tetapi sintesisnya akan
dimulai bila ditambahkan laktosa atau melibiosa.
Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and Key
Theory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory). Menurut teori kunci-
gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian
bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi
aktif enzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif,
yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat
ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim
akan kembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok, menurut
teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya
induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanya
merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs
aktif tidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel.
5
Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel tubuh.
Sekarang, kira-kira lebih dari 2.000 enzim telah teridentifikasi, yang masing-masing
berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam sistem hidup. Sintesis enzim terjadi di
dalam sel dan sebagian besar enzim dapat diperoleh dengan ekstraksi dari jaringan tanpa
merusak fungsinya.
Koenzim
Dalam peranannya ,enzim sering memerlukan senyawa organik tertentu selain
protein. Ditinjau dari fungsinya, dikenal adanya koenzim yang berperan sebagai
pemindah hidrogen, pemindah elektron, pemindah gugusan kimia tertentu (“group
transferring”) dan koenzim dari isomerasa dan liasa.
Contoh-contoh koenzim dan peranannya
No Kode Singkatan dari Yang
dipindahkan
1. NAD Nikotinamida-adenina dinukleotida Hidrogen
2. NADP Nikotinamida-adenina dinukleotida
fosfat
Hidrogen
3. FMN Flavin mononukleotida Hidrogen
4. FAD Flavin-adenina dinukleotida Hidrogen
5. Ko-Q Koenzim Q atau Quinon Hidrogen
6. sit Sitokrom Elektron
7. Fd Ferredoksin Elektron
8. ATP Adenosina trifosfat Gugus fosfat
9. PAPS Fosfoadenil sulfat Gugus sulfat
10. UDP Uridina difosfat Gula
11. Biotin Biotin Karboksil
(CO2)
12. Ko-A Koenzim A Asetil
13. TPP Tiamin pirofosfat C2-aldehida
6
Susunan Enzim
Secara kimia, enzim tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein dan bagian
bukan protein.
1. Bagian protein disebut apoenzim. Bagian protein bersifat labil (mudah berubah),
misalnya terpengaruh oleh suhu dan keasaman.
2. Bagian yang bukan protein disebut gugus prostetik, yaitu gugus yang aktif. Bagian
gugus prostetik ini dapat berupa logam besi, tembaga, seng (kofaktor) atau zat
organik yang mengandung logam (koenzim). Ada pula enzim yang memiliki bagian
prostetik yang tersusun atas vitamin B yang merupakan bagian aktif.
Kemudian, gabungan apoenzim dan kofaktornya sehingga enzim menjadi aktif
disebut holoenzim
Pada keadaan abnormal atau aktivitas berlebihan suatu enzim dapat menimbulkan
penyakit. Analisis enzim dalam serum dapat digunakan untuk diagnosis penyakit,
seperti: infarktus otot jantung, prostat, hepatitis, dan lain-lain. Ditemukannya suatu
enzim dalam darah dengan tingkat berlebihan sering kali menunjukkan adanya
kerusakan sel di dalam organ yang sakit. Penyakit tertentu seperti hepatitis terinfeksi
menyebabkan jaringan hati mengalami kerusakan akibat infeksi, sehingga terjadi
pelepasan enzim hati ke dalam darah.
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu
Dalam batas-batas temperatur tertentu, kecepatan reaksi yang dikatalis enzim naik
bila temperatur naik dan akhirnya enzim kehilangan semua aktivitas jika protein
menjadi rusak akibat panas. Enzim bekerja optimal pada suhu 25-37°C dan akan rusak
atau mengalami denaturasi pada suhu tinggi. Biasanya enzim bersifat non-aktif atau
reaksi menjadi lambat pada suhu rendah (0°C atau dibawahnya), tetapi tidak rusak. Jika
suhunya kembali normal enzim mampu bekerja kembali. Sementara pada suhu tinggi,
enzim rusak dan tidak dapat berfungsi lagi. Hal ini dikarenakan struktur protein yang
menentukan aktiuvitas enzim, maka jika struktur ini terganggu aktivitas akan berubah.
Protein-protein enzim bila dipanaskan pada suhu tinggi biasanya irreversible karena
gaya-gaya ikatan yang penting rusak akibat meningkatnya getaran termal komponen
atom-atomnya, yang merusak struktur tiga dimensinya.
7
Beberapa enzim memperlihatkan penurunan aktivitas secara tajam dalam kisaran
sangat kecil setelah melewati titik mulainya denaturasi. Ini dikatakan sebagai
”pelelehan” protein, dengan hilangnya gaya-gaya ikatan lemah yang penting secara
tepat, analog dengan titik leleh dari senyawa organik sederhana. Pada suhu yang lebih
rendah gaya-gaya lemah antara berbagai bagian dari subunit tunggal menjadi lebiih
besar daripada gaya-gaya antar subunit.
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh konsentrasi
Konsentrasi atau kadar enzim yang bereaksi sangat mempengaruhi aktivitas enzim
yang ditunjukkan dengan kenaikan nilai kecepatan reaksi (v). Naiknya kecepatan reaksi
seiring dengan penambahan konsentrasi ini dapat dijelaskan menurut teori Kinetika atau
Collison Theory, untuk reaksi kimia memasukkan 2 konsep penting, yaitu:
1. Untuk bereaksi, molekul-molekul harus saling membentur (yaitu dalam jarak
pembentukan ikatan satunsama lain).
2. Untuk suatu benturan yang berhasil (yaitu menghasilkan suatu reaksi), molekul-
molekul yang bereaksi harus mempunyai cukup energi untuk mengatasi sawar
energi reaksi.
Untuk berlangsungnya suatu reaksi harus terjadi benturan antar molekul-molekul,
yaitu dalam jarak pembentukan ikatan satu sama lain, namum apabila jarak antar
molekul ternyata sangan jauh seperti yang terjadi pada enzim yang memiliki konsentrasi
rendah, maka benturan antar molekulnya pasti terjadi amat lambat dan pasti pula
mempengaruhi besarnya laju reaksi dan tentunya berpengaruh pada aktivitas enzim yang
bersangkutan. Tetapi pada enzim yang memiliki konsentrasi tinggi, jarak antar
molekulnya amat rapat sehingga frekuensi benturannya tinggi dan energi yang dimiliki
8
oleh masing-masing molekulnya cukup sehingga kecepatan reaksi memiliki nilai yang
tinggi dan reaksinya berlangsung lebih cepat.
Jadi jumlah molekul yang ada harus mempunyai energi yang cukup untuk bereaksi
dan frekuensi benturannya tinggi agar dapat terjadi reaksi yang maksimal.
Tata Nama Enzim
Pada saat baru beberapa enzim yang dikenal, penamaan enzim dilakukan tanpa
memperhatikan acuan tertentu seperti emulsin, ptyalin. Penamaan tersebut tidak
memberikan informasi yang jelas. Setelah makin banyak enzim ditemukan, enzim-
enzim tersebut diidentifikasi dengan penambahan akhiran ase pada nama substrat yang
dikatalisisnya. Sebagai contoh misalnya enzim yang mengkatalisis pemecahan lipid
(hidrolisis lipid = lipos) disebut lipase; Enzim yang menggunakan pati (amilum =
amylos) sebagai substratnya disebut amilase.
Seiring dengan perkembangan zaman, dimana makin banyak enzim yang ditemukan,
para ahli biokimia berpendapat penamaan tersebut tidak memadai, ketika ditemukan
berbagai enzim yang mengatalisis reaksi yang berbeda terhadap substrat yang sama.
Misalnya ada beberapa enzim yang menggunakan glukosa 6 fosfat sebagai substrat yaitu