A. Latar Belakang Enzim memiliki peranan penting pada kehidupan makhluk hidup. Tanpa adanya enzim, kehidupan yang kita kenal sekarang ini tidak akan mungkin ada. Pada tahun 1878, ahli fisiologi Jerman Wilhelm Kuhne (1837–1900) pertama kali menggunakan istilah "enzyme", yang berasal dari bahasa yunani yang berarti “ragi”. Kata "enzyme" kemudian digunakan untuk merujuk pada zat mati seperti pepsin, dan kata ferment digunakan untuk merujuk pada aktivitas kimiawi yang dihasilkan oleh organisme hidup. Enzim adalah polimer biologik yang mengkatalisis reaksi kimia yang berlangsung dalam tubuh. Sebagai biokatalisator yang mengatur semua kecepatan semua proses fisiologis, enzim memegang peranan utama pada kesehatan dan penyakit. Meskipun dalam keadaan sehat semua proses fisiologis akan berlangsung dengan cara yang tersusun serta teratur sementara homeostasis akan dipertahankan, tetapi keadaan homeostasis dapat mengalami gangguan yang berat dalam keadaan patologis. Semua hal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam Enzymologi yang terdapat pada bidang kesehatan, kedokteran, keperawatan, kebidanan, farmasi dan lain sebagainya. Oleh karena itu makalah ini dibuat agar mengetahui lebih lanjut tentang konsep enzim dan fungsinya di tatanan klinik dan hubungan Enzim dengan penyakit yang terjadi pada manusia. B. Pengertian Enzim Enzim atau biokatalisator adalah katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Enzim sangat penting pada kehidupan, karena semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Jika
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
A. Latar Belakang
Enzim memiliki peranan penting pada kehidupan makhluk hidup. Tanpa adanya enzim,
kehidupan yang kita kenal sekarang ini tidak akan mungkin ada. Pada tahun 1878, ahli fisiologi
Jerman Wilhelm Kuhne (1837–1900) pertama kali menggunakan istilah "enzyme", yang berasal
dari bahasa yunani yang berarti “ragi”. Kata "enzyme" kemudian digunakan untuk merujuk
pada zat mati seperti pepsin, dan kata ferment digunakan untuk merujuk pada aktivitas kimiawi
yang dihasilkan oleh organisme hidup.
Enzim adalah polimer biologik yang mengkatalisis reaksi kimia yang berlangsung dalam
tubuh. Sebagai biokatalisator yang mengatur semua kecepatan semua proses fisiologis, enzim
memegang peranan utama pada kesehatan dan penyakit. Meskipun dalam keadaan sehat semua
proses fisiologis akan berlangsung dengan cara yang tersusun serta teratur sementara
homeostasis akan dipertahankan, tetapi keadaan homeostasis dapat mengalami gangguan yang
berat dalam keadaan patologis.
Semua hal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam Enzymologi yang terdapat pada
bidang kesehatan, kedokteran, keperawatan, kebidanan, farmasi dan lain sebagainya. Oleh
karena itu makalah ini dibuat agar mengetahui lebih lanjut tentang konsep enzim dan fungsinya
di tatanan klinik dan hubungan Enzim dengan penyakit yang terjadi pada manusia.
B. Pengertian Enzim
Enzim atau biokatalisator adalah katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Enzim
sangat penting pada kehidupan, karena semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Jika
tidak ada enzim, atau aktivitas enzim terganggu maka reaksi metabolisme sel akan terhambat
hingga pertumbuhan sel juga terganggu.
Reaksi – reaksi kimia yang berlangsung pada sel hidup secara keseluruhan disebut
metabolisme. Berbagai senyawa dapat disintesis oleh sel – sel hidup. Ratusan senyawa harus
dibentuk untuk menghasilkan organel - organel dan struktur – struktur lain yang terdapat
dalam sel. Tumbuhan juga menghasilkan sejumah senyawa – senyawa kompleks yang disebut
metabolit sekunder, yang mungkin berperan melindungi tumbuhan pada insekta, bakteri, jamur,
dan patogen – patogen yang lain. Selain itu tumbuhan juga menghasilkan vitamin yang berguna
pada tumbuhan (dan juga manusia); dan hormon yang mengkomunikasikan berbagai bagian
dari tumbuhan untuk mengontrol dan mengkoordinasi proses perkembangan.
Manfaat enzim ini diikuti pula dengan kekurangan – kekurangannya yaitu enzim adalah
sebuah molekul protein yang besar dan pembentukannya memerlukan sejumlah energi.
C. Sifat sifat enzim
1. Enzim adalah Protein
Sebagai protein enzim mempunyai sifat seperti protein, yaitu sangat dipengaruhi oleh kondisi
lingkungan, seperti suhu, pH, konsentrasi substrat). Jika lingkungannya tidak sesuai, maka
enzim akan hancur atau tidak dapat bekerja dengan baik.
2. Bekerja secara khusus/spesifik
Setiap enzim mempunyai sisi aktif yang sesuai hanya dengan satu jenis substrat, artinya setiap
enzim hanya dapat bekerja pada satu substrat yang cocok dengan sisi aktifnya.
3. Berfungsi sebagai katalis
Meningkatkan kecepatan reaksi kimia tidak merubah produk yang diharapkan tanpa ikut
bereaksi dengan substratnya,sehingga energi yang dibutuhkan untuk menguraikan suatu
substrat menjadi lebih sedikit.
4. Diperlukan dalam jumlah sedikit
Reaksi enzimatis pada metabolisme hanya membutuhkan sedikit sekali enzim untuk setiap kali
reaksi.
5. Bekerja bolak-balik
Enzim tidak mempengaruhi arah reaksi, akibatnya dapat bekerja dua arah (bolak-balik).
Artinya enzim dapat menguraikan substrat menjadi senyawa sederhana, dan sebaliknya enzim
juga dapat menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu.
D. ENZIM DALAM SEL
Enzim tidak tercampur merata di seluruh sel, namun terdapat dalam kompartemen –
kompartemen. Enzim untuk fotosintesis terdapat dalam kloroplas; untuk respirasi terutama
terdapat dalam mitokondria sedang sebagian lagi terdapat dalam sitosol. Enzim untuk sintesis
DNA, RNA, dan mitosis terdapat dalam inti.
Pengelompokan enzim dalam kompartemen dapat meningkatkan efisiensi proses –
proses seluler karena dua hal, (1) membantu memastikan bahwa konsentrasi reaktan cukup di
tempat enzim tersebut terdapat; (2) membantu memastikan bahwa satu senyawa diarahkan
menjadi hasil yang diperlukan, dan tidak dialihkan ke jalur lain oleh kerja enzim lain yang
berkompetisi dan juga dapat bekerja pada senyawa itu di tempat lain ke dalam sel.
Namun penegelompokan enzim dalam kompartemen – kompartemen tidak absolut,
misalnya membran yang mengelilingi kloroplas memungkinkan beberapa gula fosfat yang
dihasilkan fotosintesis keluar. Senyawa – senyawa itu kemudian oleh sejumlah enzim diluar
kloroplas dipengaruhi dalam sintesis dinding sel dan respirasi yang penting untuk tumbuh serta
pemeliharaan tumbuhan.
E. TATANAMA ENZIM
Kurang lebih 5000 macam enzim telah ditemukan pada organisme hidup, dan masih
bertambah terus sejalan dengan berlangsungnya penelitian. Tiap enzim dinamai menurut sistem
baku dan juga diberi nama umum yang sederhana. Pada kedua sistem tersebut nama enzim
pada umumnya diakhiri dengan ase dan mencirikan substrat yang terlibat dan jenis reaksi yang
dikatalisis. Sebagai contoh, sitokrom oksidase, suatu enzim utama dalam respirasi,
mengoksidasi molekul sitokrom . Asam malat dehidrogenase melepaskan dua atom hidrogen
dari asam malat. Tetapi contoh di atas tidak menjelaskan siapkah penerima elektron atau atom
hidrogen yang dilepaskan.
Persatuan Internasional Biokimia memberi nama yang lebih panjang namun lebih
deskriptif dan baku bagi semua enzim yang telah dicirikan dengan jelas. Sebagai contoh,
sitokrom oksidase dinamakan sitokrom c: O2 oksidoreduktase, menunjukkan bahwa elektron
dilepaskan dari sitokrom tertentu, yakni jenis c dan molekul oksigen adalah penerima elektron.
Dehidrogenase asam malat disebut L-malat : NAD oksidoreduktase, menunjukkan enzim
tersebut khas untuk bentuk L-asam malat terionisasi, dan molekul yang disingkat NAD adalah
penerima atom hidrogen. Tabel diatas mencantumkan enam kelas utama enzim berdasarkan
tipe reaksi yang dikatalisis, disertai beberapa contoh.
Tabel klasifikasi enzim menurut jenis reaksi yang dipacu
Kelas dan sub
kelasJenis reaksi
OksidoreduktaseMelepas dan menambah elektron atau elektron
atau hidrogen
OksidaseMentrasfer elektron atau hidrogen hanya kepada
oksigen
Reduktase Menambahkan elektron atau hidrogen
Dehidrogenase Melepaskan hidrogen
Transferase Memindahkan gugus senyawa kimia
Kinase Memindahkan gugus fosfat, terutama dari ATP
Hidrolase Memutuskan ikatan kimia pada penambhan air
Proteinase Menghidrolisis protein (ikatan peptida)
Ribonuklease Menghidrolisis RNA
Deoksiribonuklease Menghidrolisis DNA
Lipase Menghidrolisis lemak
LiaseMembentuk ikatan rangkap dengn melepaskan satu
gugus kimia
IsomeraseMenata kembali atom-atom pada suatu molekul
untuk membentuk isomer
Ligase atau
sintetase
Menggabungkan 2 molekul yang disertai dengan
hidrolisis ATP atau nukleosida fosfat + lainnya
polimeraseMenggabungkan subunit (monomer)
akibatnyaterbentuk polimer
F. KLASIFIKASI ENZIM
Enzim bisa diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi kimia yang dikatalisis, terdiri dari
a. Enzim hidrolase
Mengkatalisis penambahan air ke ikatan spesifik dari substrat. Hidrolase adalah enzim-enzim
yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air.
R1CO – OR2 HOH R1COOH + R2OH
Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu :
1) Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat.
Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal :
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
amilase
amilum maltosa
C12H22O11 + H20 2 C6H12O6
c) Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa.
d) Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan galaktosa.
e) Selulase, emzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida) menjadi selobiosa ( suatu
disakarida)
f) Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-pektin.
2) Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester, contohnya :
1) Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak.
2) Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat.
3) Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein,
Contohnya:
a) Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino.
b) Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin.
c) Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.
b. Enzim oksidasi-reduksi
Mengkatalisis pengambilan atau penambahan hidrogen, oksigen atat elektron dari atau ke
substrat. Enzim Oksidase terdiri dari :
a) Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat-zat organik
menjadi hasil-hasil oksidasi.
b) Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.
RH2 + A R + AH2 (Pengambilan Hidrogen)
RO + ½ O2 RO2 (penambahan oksigen)
R2+ R3+ + E- (pengambilan elektron)
c. Enzim fosforilase
Mengkatalisis penambahan atau pengambilan asam fosfat ke atau dari substrat. Aktivasi enzim
ini hampir analog dengan enzim hidrolisis, kecuali yang ditambahkan fosfat dan bukan air.
Pati + fosfat glukosa-1-fosfat
d. Enzim transferase
Mengkatalisis pemindahan satu gugus dari molekul donor ke satu molekul aseptor. Yang
menjadi bagian kelompok enzim ini transglikolidase, transpeptidase, transmilase,
transmetilase, transasilase. Contoh yang paling terkenal antara lain: enzim glutamat-aspartat
maltosa glukosa
transminase. Enzim ini mengkatalisis pemindahan satu gugus asam amino dari asam glutamat
ke asam oksiloasetat membentuk asam aspartat.
COOH COOH
CH2 CH2
CH2 C = O
CHNH2 COOH Asam asam Glutamac oksaloasetat
e. Enzim karbosilase
Mengkatalisis pengambilan atau penambahan karbondioksida. Satu enzim yang mengkatalisis
penambahan CO2 adalah karboksidismutase. Enzim ini sangat berperan pada fotosintesis yang
mengkatalisis karboksilase ribolusa-1,5-fosfat.
Asam glutamat asam γ-aminobutirat + CO2
f. Enzim isomerase
Mengkatailsis perubahan gula aldosa pada menjadi ketosa. Misalnya perubahan glukosa-6-
fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat yang dikatalisis oleh enzim heksosafosfat isomerase.
Glukosa-6-fosfat fruktosa-6-fosfat
g. Enzim epimerase
Mengkatalisis perubahan satu gula atau satu derivat gula dapat berubah menjadi epimernya.
Contoh epimerase adalah perubahan dapat balik xilulosa-5-osfat menjadi ribolusa-5-fosfat.
G. MEKANISME ENZIM
Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya
menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang
disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.
1. Apoenzim
Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak dapat menahan panas, dan
berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat
menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya.
2. Koenzim
Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat begitu erat pada apoenzim. Akan tetapi,
koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat
termostabil (tahan panas), berisi ribose dan fosfat.
Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Bilamana koenzim NADP
(Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase.
Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen.
Koenzim dapat melakukan sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau
donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat).
Ada dua cara kerja enzim , yautu model kunci gembok dan induksi pas.
a. Model kunci gembok (block and key)
Enzim dimisalkan sebagai gembok karena mempunyai sebuah bagian kecil yang bisa
berikatan dengan substrat . bagian tersebut disebut sisi aktif. Substrat dimisalkan sebagai
kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim (gembok). Setiap enzim
memiliki sisi aktif yang tersusun dari sejumlah asam amino. Bentuk sisi aktif ini begitu
spesifik, sehingga hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat
bagi enzim.
b. Induksi pas (model induced fit)
Pada model ini sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk
substratnya.Sisi aktif enzim merupakan bentuk yang tidak kaku (fleksibel). Ketika
substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif berubah bentuk sesuai dengan
bentuk substrat kemudian terbentuk kompleks enzim-substrat. Pada saat produk sudah
terlepas dari kompleks, akibatnya enzim lepas dan kembali bereaksi dengan substrat
yang lain.
Keterangan: a. Model kunci gembok (block and key)
b. Induksi pas (model induced fit)
Enzim mengkatalis reaksi dengan cara menambah laju reaksi. Enzim menambah laju
reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi).
Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108sampa 1011kali lebih cepat dari pada jika reaksi
tersebut dilakukan tanpa katalis. Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk
kompleks pada substrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzim dilepaskan. Enzim
bebas untuk membentuk kompleks baru pada substrat yang lain.
Enzim mempunyai sisi aktif, yaitu bagian enzim yang berfungsi sebagai katalis.
Pada hal ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik
sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik
sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu
yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Sehingga mengakibatkan bereaksi, enzim dan
substrat harus saling komplementer.
H. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim
Kecepatan reaksi kerja enzim dipengaruhi oleh :
1) SuhuKarena enzim adalah protein globular, sehingga sebagian besar adalah termolabil dan mulai mengalami denaturasi (ditunjukan dengan kehilangan aktivitas enzimatik) pada suhu antara 45o dan 50oC
2) Keasaman atau pHKekuatan ionik dan pH juga adalah parameter yang penting karena menentukan muatan residu asam amino, dan bisa berpengaruh terhadap struktur berdimensi tiga dari enzim dan dengan demikian aktivitas kataliknya.
3) Ada tidaknya senyawa inhibitor
Inhibitor merupakan zat yang secara spesifik menurunkan kecepatan reaksi enzimatik.
Inhibitor enzim ada tiga macam terdiri dari:
a) Inhibitor kompetitifInhibitor berkompetisi dengan suatu substrat alamiah dari enzim agar memperebutkan tempat aktif.
b) Inhibitor non-kompetitifTidak seperti pada inhibitor kompetitif, inhibitor nonkompetitif tidak bisa berinteraksi pada tempat aktif, tetapi berikatan dengan beberapa bagian lain dari suatu enzim atau kompleks enzim-substrat.
c) Inhibitor ireversibelInhibitor ireversibel pada umumnya tidak mengaktifkan enzim dengan berikatan secara kovalen pada tempat aktifnya.
4) Kadar enzimKecepatan reaksi bergantung dengan konsentrasi enzim yang berperan sebagai katalisator.
5) Konsentrasi substratKecepatan reaksi tidak tergantung pada peningkatan lebih lanjut dari konsentrasi substrat.Kecepatan meningkat pada konsentrasi substrat hingga mencapai kecepatan maksimum (Vmaks) dimana setelah ini konsentrasi yang lebih besar dari substrat tidak meningkatkan kecepatan reaksi secara bermakna.
I. Enzim dan Pengobatan
1. Pada awalnya di gunakan pada penyakit-penyakit gangguan pencernaan, yaitu enzim,
pepesin, tripsin, amilase atau lipase/
2. Pengobatan akibat kurangnya enzim disebabkan oleh gangguan pada gen, Hemofilia.
J. Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan
Pemanfaatan enzim dalam pengobatan terdiri dari penggunaan enzim sebagai obat, pemberian
senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efekter
tentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan
protein-ligan sebagai sasaran pengobatan.
K. Pemanfaatan enzim sebagai alat diagnosis
Secara garis besar terdiri dalam tiga kelompok yaitu :
1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.
2. Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.
3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.
L. Peranan dan Fungsi Enzim Dalam Kehidupan
Terdapat berbagai macam peranan atau Fungsi dari Enzim yaitu;
a. Reduksi adalah penambahan hydrogen, electron atau pelepasan oksigen.
b. Dehidrasi yaitu pelepasan molekul uap air (H2O).
c. Oksidasi yaitu reaksi pelepasan molekul hydrogen, electron atau penambahan oksigen.
d. Hidrolosis adalah reaksi penambahan pada suatu molekul dan diikuti pemecahan
molekul pada ikatan yang ditambah H20.
e. Deminase yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH2)
f. Dekarbolisasi yaitu reaksi pelepasan CO2 dan gugusan karbosil.
g. Fosforilasi adalah reaksi pelepasan fosfat.
h. Enzim adalah biomolekul yang mengkatallis reaksi kimia, diman hampir semua enzim
adalah protein.Pada reaksi-reaksi enzimatik, molekul yang mengawali reaksi disebut
substrat, sedangkan hasilnya disebut produk. Cara kerja enzim dalam mengkatalisis
reaksi kimia substansi lain tidak merubah atau merusak reaksi ini.
i. Fungsi enzim merupakan sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel
maupun di luar sel mahluk hidup. Enzim ini berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien
dan mempunyai derajat yang tinggi..
M. Enzim yang mempunyai fungsi diagnostik klinik
Fungsi diagnostik klinik dibagi menjadi dua yaitu enzim plasma fungsional dan enzim
plasma non fungsional.
a. Enzim plasma fungsional
Tempat bekerjanya dalam darah. Contohnya LPL (Lipo Protein Lipase),
cholinesterase, proenzim, hemostasis. Umumnya disintesis dalam hati; konsentrasi darah,
sama atau sudah lebih tinggi dari jaringan. Ex : lipoprotein lipase, pseudokolin esterase
pro Enzim pembekuan dan pemecahan darah.
b. Enzim plasma non fungsional
Tempat kerjanya tidak terdapat dalam darah. Contohnya: AST = SGOT, ALT =