Enzim

Enzim

Enzim dapat didefinisikan sebagai protein yang menkatalisis reaksi kimia dan berpengaruh terhadap kecepatan katalisis reaksi dan berpengaruh terhadap kecepatan reaksi. Namun, tidak ikut dalam reaksi. Artinya pada akhir reaksi enzim tetap dalam bentuk semula dan tidak berubah susunan kimianya.

Sifat-sifat Enzim

Enzim memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

1. Enzim dapat mempercepat reaksi kimia.

Enzim mempercepat reaksi kimia dengan cara memperkecil energi ang diperlukan untuk meningkatkan kecepatan reaksi

2. Enzim bekerja secara spesifik.

Enzim bekerja spesifik berarti setiap satu enzim hanya berfungsi untuk satu senyawa. Contohnya, enzim urease hanya mendekomposisi urea menjadi amonia dan CO2. Atau enzim sukrase hanya mengkatalisis sukrosa.

Komposisi enzim

Enzim dapat tersusun dari protein maupun tersusun dari protein dan kofaktor. Kofaktor adalah substansi nonprotein yang diperlukan enzim untuk beraktivitas secara normal. Kofaktor enzim adalah non logam, juga berupa molekul organik yang disebut koenzim, yang diperlukan untuk terjadinya reaksi enzimatik tertentu. Koenzim biasanya berupa vitamin yaitu kelompok vitamin B. Pepsin merupakan enzim yang hanya tersusun dari protein.

Cara kerja enzim

Cara kerja enzim antara lain dengan:

1. Metode kunci gembok (lock and key hypothesis)

2. Metode induksi tepat (induced-fit)

Pada metode kunci gembok, enzim dianggap sebagai gembok sedangkan molekul substrat dianggap sebagai kunci. Satu kunci hanya sesuai dengan satu gembok, hal inilah yang menyebabkan enzim hanya bekerja secara spesifik. Pada metode induced-fit, subtrat mengubah bentuk molekul enzim menjadi sesuai dengan substrat. Sisi aktif dapat diubah oleh substrat karena sisi aktif enzim bersifat fleksibel. Sisi aktif adalah daerah pada molekul enzim tempat substrat dapat molekul.

Penghambat kerja enzim

Kerja enzim dapat dihambat oleh zat kimia tertentu. Hambatan ini dapat terjadi secara reversibel dan ireversibel:

1. Hambatan reversibel, dapat terjadi secara kompetitif maupun nonkompetitif. Hambatan ini tidak merusak enzim dan hanya membentuk ikatan kimia yang lemah dengan enzim. 

Hambatan kompetitif bersaing dengan substrat untuk menempati sisi aktif. Hambatan pesaing dapat dihalangi dengan cara meningkatkan konsenstrasi substrat. Hambatan non kompetitif  tidak sesuai dengan sisi aktif enzim tetapi dapat berikatan dengan enzim di tempat selain sisi aktif.

2. Hambatan irreversibel, berikatan dengan suatu kelompok fungsional enzim dan secara aktif merusak enzim. Contoh hambatan irreversibel adalah racun, gas saraf, dan sianida.

Dapat disimpulkan bahwa enzim mempunyai sifat-sifat berikut:

1. enzim meningkatkan kecepatan reaksi.

2. enzim tidak merusak atau tidak berubah susunan kimianya oleh reaksi tempat ia bekerja.

3. enzim dapat menurunkan energi pengaktifan.

4. enzim bersifat spesifik artinya hanya berfungsi pada senyawa tertentu saja.

5. enzim dapat bekerja pada reaksi bolak balik.

6. enzim bekerja dipengaruhi oleh pH dan temperatur.

Fungsi Enzim dalam Metabolisme

Sebagaimana telah kita pelajari dalam pelajaran biologi sebelumnya. Salah satu faktor yang memiliki peran besar dalam setiap proses metabolisme di dalam tubuh organisme, baik katabolisme dan maupun anabolisme adalah enzim.

Apa sih enzim itu ? 

Enzim merupakan suatu molekul protein  kompleks yang dihasilkan oleh sel hidup dan bekerja sebagai katalisator dalam berbagai proses kimia di dalam tubuh makhluk hidup. 

Dia ( enzim ) merupakan merupakan senyawa kimia yang mempunyai beberapa sifat, seperti : 

• Termolabil dalam arti tidak tahan panas / mudah mengalami perubahan dalam kondisi lingkungan ekstrem ( suhu  terlalu tinggi ataupun terlalu rendah )
• mempermudah dan mempercepat berlangsungnya reaksi kimia di dalam sel organisme . ( sering disebut bersifat sebagai biokatalisator ).
• bekerja specifik, dalam pengertian enzim hanya mampu mempengaruhi reaksi tertentu pada substrat tertentu.
• Meskipun penting, enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit untuk bisa melaksanakan fungsinya
• bekerja secara reversibel dalam arti enzim bisa bekerja pada reaksi bolak balik Misalnya enzim lipase akan mempngaruhi reaksi penguraian lipid menjadi asam lemak dan gliserol. Dan sebaliknya,  penyusunan senyawa lemak dari asam lemak dan gliserol dipengaruhi juga oleh enzim lipase.
• kerja enzim  sangat dipengaruhi oleh lingkungan sekitar enzim di mana dia bekerja. Misalnya : suhu dan pH lingkungan, adanya inhibitor enzim, dan lainnya.

Lalu, Apa fungsi enzim dalam metabolisme ?

Secara umum, enzim memiliki fungsi sebagai biokatalisator yaitu berfungsi  mempengaruhi dan mempercepat berlangsungnya sebuah reaksi kimia di dalam tubuh organisme ( sel hidup ) baik pada reaksi-reaksi penguraian molekul kompleks menjadi molekul-molekul sederhana maupun penyusunan senyawa-senyawa kompleks dari molekul-molekul sederhana. 

Dalam reaksi katabolisme karbohidrat, fungsi / peran enzim dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu :

1. Berperan dalam reaksi oksidasi-reduksi. Beberapa jenis enzim yang memiliki peran seperti ini antara lain : a. aerobik dehidrogenase ( mengkatalisis pelepasan hidrogen dari substrat yang menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogennya ) contohnya adalah Flavin Adenin Dinukleotida ( FAD ), b. anaerobik dehidrogenase ( mengkatalisis pelepasan hidrogen dari suatu substrat yang menggunakan selain oksigen sebagai akseptor hidrogennya. Contohnya Nikotinamid Adenin Dinukleotida ( NAD ) dan sitokrom, c. Hidroperoksidase ( mengkatalisis reaksi kimia dengan substrat hidrogen peroksida. Contoh : peroksidase dan katalase. d. Oksidase ( mengkatalisis transfer langsung dan penggabungan oksigen ke dalam molekul substrat ). Contoh : sitokrom a, a3, b, c, c1.
2. berperan dalam pengubahan substrat yang tidak terkait dengan reaksi oksidasi reduksi. Contoh : aldolase, enolase, heksokinase, fosfogliserat, piruvat kinase.

Pada beberapa mikroorganisme dikenal adanya enzim ekstraseluler Bio enzim, yaitu enzim yang dikeluarkan oleh sejenis bakteri dan jasad renik lainnya ke dalam bahan di sekelilingnya untuk mencernakan bahan substrat dimaksud menjadi senyawa sederhana . Ini dilakukan oleh mikroorganisme sebagai bentuk upaya mereka memperoleh energi.

ENZIM yang Berperan dalam KATABOLISME Gula

Katabolisme merupakan salah satu proses metabolisme yang di dalamnya melibatkan beberapa jenis enzim sebagai biokatalisator. Keberadaan mereka ( enzim ) akan mempercepat laju reaksi katabolisme, dan ketiadaan mereka (:enzim ) akan menyebabkan reaksi katabolisme berjalan lambat.

Beberapa enzim dan koenzim yang berperan dalam reaksi katabolisme gula

/ glukosa pada prinsipnya diklasifikasikan menjadi 2 kelompok, yaitu :

A.

Kelompok enzim yang berperan dalam reaksi oksidasi-reduksi. Enzim-enzim yang termasuk dalam kelompok reaksi oksidasi-reduksi antara lain : Aerobik dehidrogenase, yaitu enzim yang mengkatalisis pelepasan hydrogen dari substrat dan sebagai ekseptor hidrogennya dapat menggunakan oksigen maupun zat buatan seperti metthylen blue. Contoh : Flavin Adenin Dinukleotida ( FAD ) Anaerobik dehidrogenase, yaitu enzim yang mengkatalisis pelepasan hydrogen dari suatu substrat tetapi tidak memakai oksigen sebagai akseptornya. Enzim kelompok ini berfungsi untuk pemindahan hydrogen pada rantai pernapasan aerob dan untuk pemindahan hydrogen yang  tidak menggunakan rantai pernapasan aerob. Contoh : Nikotinamid Adenin Dinukleotida ( NAD ) dan sitokrom Hidroperoksidase, yaitu enzim yang menggunakan hydrogen perioksida ( H2O2 ) sebagai substrat. Contoh : peroksidase dan katalase. Oksidase, yaitu enzim yang mengkatalisis transfer langsung dan penggabungan oksigen ke dalam molekul substrat. Contoh : sitokrom b, c, c1, a dan a1.

B.

Kelompok enzim yang berperan dalam pengubahan substrat yang tidak terkait dengan reaksi oksidasi reduksi. Contoh : heksokinase, adolase, fosfofruktokinase, fosfogliserat, enolase, piruvatkinase.

ENZIM

            Menurut Kuhne, seorang ahli yang getol meneliti tentang fermentasi dalam tahun 1878, istilah enzim berasal dari kata IN dan ZYME yang berarti sesuatu dalam ragi. Oleh karena ini pula maka enzim sering juga disebut fermen.Enzim merupakan suatu biokatalisator yang berarti dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi kimia dalam tubuh tanpa dia mengalami perubahan struktur ( hanya sementara waktu terikat pada zat-zat yang bereaksi ). Enzim hanya berpengaruh  pada substrat tertentu tetapi  mampu bekerja secara bolak-balik ( reversible ).

            Berdasarkan penelitian, diperoleh suatu kesimpulan bahwa enzim merupakan suatu protein yang berupa molekul-molekul besar dengan berat molekul mencapai ribuan. Sebagai contoh enzim katalase berat molekulnya mencapai 248.000. Secara structural, enzim terdiri atas bagian yang berupa protein dan bagian lainnya bukan protein. Bagian yang berupa protein dinamakan apoenzim yang bersifat termolabil. Bagian yang bukan protein adalah bagian enzim yang aktif dan diberi nama gugus prostetik. Gugus prostetik biasanya berupa logam atau suatu senyawa organic yang mengandung logam. Apo enzim dan gugus prostetik merupakan satu kesatuan yang disebut holoenzim.

            Banyak enzim tidak akan bekerja tanpa adanya suatu zat non protein yang disebut kofaktor, seperti : Zn⁺⁺, Cu⁺⁺, Mn⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Fe⁺⁺, atau Na⁺.Atau, kofaktor dapat berupa suatu molekul organic kecil yang disebut koenzim. Kelompok vitamin B ( B1 / thiamin, B2 / riboflavin ) berfungsi sebagai koenzim. Koenzim dapat terikat erat pada protein dari enzim sebagi gugus prostetik. Lainnya dapat terikat longgar atau hanya sementara waktu pada saat enzim melaksanakan fungsi katalitiknya.

            Mengingat banyaknya jumlah enzim di dalam tubuh, sulit kita bayangkan bagaimana enzim melaksanakan fungsinya. Ada dua pendapat bagaimana cara enzim melaksanakan tugasnya.Pendapat pertama, memisalkan enzim sebagai gembok dengan lubang kuncinya

( karena memiliki suatu bagian yang dapat berikatan dengan substrat ), bagian ini dinamakan sisi aktif enzim. Sedangkan kunci dimisalkan sebagai substrat yang dapat masuk ke dalam lubang gembok sebagai sisi aktif enzim ( Model Kunci-Gembok / Lock and Key ). Pendapat kedua, menyatakan sisi aktif enzim dapat berubah bentuk, menyesuaikan bentuk subtract ketika reaksi berlangsung.Setelah reaksi berakhir , sisi aktif enzim kembali kebentuk asalnya ( Model Induksi Pas / Induced Fit ).

            Dalam melaksanakan fungsinya, seringkali kerja enzim terganggu / terhambat oleh keberadaan suatu zat yang disebut inhibitor

( penghambat ), dan ini berakibat menurunnya kecepatan reaksi.Paling tidak ada dua jenis inhibitor. Inhibitor yang pertama adalah inhibitor kompetitif, yang memiliki struktur sama dengan struktur substrat sehingga terjadi perebutan sisi aktif enzim. Jika inhibotor lebih dulu berikatan dengan sisi aktif enzim, maka reaksi terhambat karena substrat tidak bisa berikatan dengan sisi aktif enzim.Jenis inhibitor kedua, adalah inhibitor non kompetitif dimana zat penghambat dapat berikatan dengan sisi lain selain sisi aktif enzim.Ikatan inhibitor dengan sisi lain dari enzim menyebabkan bentuk sisi aktif enzim berubah, sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Akibatnya reaksi terhambat. 

-------------------------------------------

sumber : Kimball,Biologi jilid 1, Erlangga, Jakarta , 1999 dan Istamar S, Biologi kls XII IPA, Erlangga, Jakarta, 2004 )