ENZIM

ENZIM

A.      Definisi Enzim

Enzim merupakan senyawa protein yang dapat mengkatalisis seluruh reaksi kimia dalam sistem biologis. Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein. Aktivitas katalitiknya bergantung kepada integritas strukturnya sebagai protein. Enzim dapat mempercepat reaksi biologis, dari reaksi yang sederhana, sampai ke reaksi yang sangat rumit. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi sehingga mempercepat proses reaksi. Percepatan reaksi terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Enzim mengikat molekul substrat membentuk kompleks enzim substrat yang bersifat sementara dan lalu terurai membentuk enzim bebas dan produknya (Lehninger, 1995)

Enzim merupakan salah satu protein yang berfungsi sebagai biokatalisator yang mendorong terjadinya reaksi kimia. Enzim berasal dari dua sumber yaitu berasal dari dalam tubuh (enzim endogen) dan sudah ada dalam tubuh manusia sejak lahir, serta berasal dari luar tubuh (enzim eksogen) yang berasal dari makanan.

Berdasarkan tempat bekerjanya, enzim dapat dibedakan dalam 2 golongan, yaitu endoenzim dan eksoenzim. Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, dihasilkan di dalam sel yaitu pada bagian membran sitoplasma dan melakukan metabolisme di dalam sel. Eksoenzim (enzim ekstraseluler) merupakan enzim yang dihasilkan sel kemudian dikeluarkan melalui dinding sel sehingga terdapat bebas dalam media yang mengelilingi sel dan bereaksi memecah bahan organik tanpa tergantung pada sel yang melepaskannya (Soedigdo, 1988).

B.       Sejarah Penemuan Enzim

Pada tahun 1850, Louis Pasteur menyimpulkan bahwa fermentasi gula menjadi alkohol oleh ragi yang dikatalisis ‘fermen’. Pasteur mengemukakan bahwa fermen ini, yang kemudian dinamakan enzim (‘di dalam ragi’) tidak dapat dipisahkan dari struktur sel ragi hidup, suatu pendapat yang bertahan selama bertahan-tahun. Penemuan penting oleh Eduard Buchner tahun 1897 berhasil mengekstrak ke dalam larutan, suatu bentuk yang aktif dari sel ragi, yaitu serangkaian enzim yang mengkatalisis fermentasi gula menjadi alkohol. Penemuan ini membuktikan, bahwa enzim yang penting ini, yang mengkatalisis lintas metabolik utama penghasil energi, dapat tetap berfungsi jika dipindahkan dari struktur sel hidup.

Baru pada tahun 1926, enzim urease dapat diisolasi dan dikristalkan oleh James Sumner. Beliau juga menemukan bahwa semua enzim adalah protein yang memiliki berat

molekul antara 12.000-1 juta. Pada tahun 1930 John Northrop berhasil mengkristalkan enzim pepsin dan tripsin.

C.      Struktur Enzim

Semua enzim adalah protein. Beberapa enzim seperti pepsin, tripsin, dan ribonuklease adalah protein sederhana karena tersusun dari satuan-satuan (monomer) asam amino. Tetapi kebanyakan enzim tersusun dari 2 bagian zat penyusun yaitu bagian berupa protein (dinamakan apoenzim), dan bagian lain berupa non-protein (dinamakan koenzim atau kofaktor). Koenzim umumnya dikenal sebagai vitamin, sedangkan kofaktor 

sebagai mineral seperti ion-ion Mg2+, Mn2+, Fe2+, Zn2+, dan sebagainya.

            Enzim dapat berupa untai polipeptida saja/protein tunggal atau berupa protein yang mengikat unsur atau gugus tertentu. Enzim yang berupa protein saja dinamakan apoenzim sedang enzim yang merupakan gabungan antara protein dengan unsur atau gugus non protein disebut holoenzim. Bagian enzim yang berupa unsur dinamakan ko-faktor sedang yang berupa senyawa organik disebut ko-enzim. Bagian enzim non protein tersebut berperan penting dalam reaksi katalisis dan disebut sebagai gugus prostetik. Ko-enzim pada umumnya berupa senyawa kelompok vitamin larut dalam air.

D.      Cara Kerja Enzim

Dua model telah diusulkan untuk menjelaskan bagaimana enzim berikatan dengan substrat:

1) Model kunci – dan anak kunci yang diusulkan oleh Emil Fisher pada tahun 1894, yang menyatakan bahwa bentuk molekul substrat dengan sisi aktif enzim serupa dengan anak kunci dengan kuncinya. Sisi aktif enzim (active site) adalah bagian dari molekul enzim tempat berikatannya substrat, untuk membentuk kompleks enzim substrat, dan selanjutnya membentuk produk akhir. Sisi aktif suatu enzim berbentuk tiga dimensi, sering berupa lekukan pada permukaan protein enzim, tempat substrat berikatan secara lemah. Substrat berikatan dengan sisi aktif suatu enzim melalui beberapa bentuk ikatan kimia yang lemah (misalnya interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, ikatan van der Waals, dan interaksi hidrofobik). Setelah berikatan dengan bagian sisi aktif enzim, substrat bersama-sama enzim kemudian membentuk suatu kompleks enzim-substrat, selanjutnya terjadi proses katalisis oleh enzim untuk membentuk produk. Ketika produk sudah terbentuk enzim menjadi bebas kembali untuk selanjutnya bereaksi kembali dengan substrat.

2) Induced-fit model diusulkan pada tahun 1958 oleh Daniel E. Koshland, Jr. yang menyatakan bahwa terikatnya substrat menyebabkan perubahan konformasi pada bagian sisi aktif enzim. Menurut teori ini kofaktor/activator enzim akan berikatan dengan sisi alosterik, kofaktor mengubah bentuk sisi aktif agar dapat mengikat substrat tertentu, substrat kemudian diubah menjadi produk dan lepas dari enzim, selanjutnya enzim dapat digunakan kembali untuk substrat berikutnya. Kedua model cara kerja enzim dapat dilihat pada gambar berikut :

E.      Nama dan Jenis Reaksi Enzim

Enzim berfungsi sebagai katalis pada reaksi kimia dalam makhluk hidup sehingga  enzim disebut juga sebagai biokatalis. Tepatnya, enzim-enzim terlibat dalam setiap reaksi yang terjadi dalam sebuah sel. Sebuah sel mengandung lebih dari 1000 enzim dan setiap enzim bekerja secara spesifik hanya sebuah reaksi.

Enzim memiliki kekhasan lain yaitu sebuah enzim mengkatalis hanya sebuah reaksi untuk satu zat tertentu. Dalam hal ini, ‘zat tertentu’ dimana enzim itu bekerja sesuai dengan fungsinya disebut substrat. Jadi enzim pemecah sukrosa (yakni enzim sukrase) tidak akan dapat memecah maltose, maltosa hanya dapat dipecah oleh enzim maltase. Nama enzim biasanya menggambarkan substrat (zat) dan reaksi yang menjadi tugas enzim itu.

Dalam ilmu biologi, macam-macam enzim dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan yakni enzim karbohidrase, enzim Protease dan juga enzim esterase. Ketiga golongan enzim ini terdiri atas beberapa jenis enzim. Adapun macam-macam enzim yang dimaksud sebagai berikut: 

a. Golongan Enzim Karbohidrase

Golongan enzim ini terdiri atas beberapa jenis enzim antara lain: 

1. Enzim selulose yang berperan mengurai selulosa atau polisakarida menjadi senyawa selabiosa atau disakarida.

2. Enzim amylase yang berperan mengurai amilum atau polisakarida menjadi senyawa maltosa, yakni senyawa disakarida.

3. Enzim pektinase yang berfungsi mengurai petin menjadi senyawa asam pektin.

4. Enzim maltosa yang berfungsi mengurai maltosa menjadi senyawa glukosa.

5. Enzim sukrosa yakni enzim yang berperan mengubai sukrosa menjadi senyawa glukosa dan juga fruktosa.

6. Enzim laktosa yakni enzim yang berperan mengubah senyawa laktosa menjadi senyawa glukosa dan juga galaktosa.

b. Golongan Enzim Protease

Adapun macam-macam enzim yang masuk ke dalam golongan ini antara lain: 

1. Enzim pepsin yang berperan memecah senyawa protein menjadi senyawa asam amino.

2. Enzim tripsin yakni enzim yang berperan mengurai pepton menjadi senyawa asam amino.

3. Enzim entrokinase yakni enzim yang berperan mengurai senyawa pepton menjadi senywa asam amino.

4. Enzim peptidase, enzim berperan dalam mengurai senyawa peptide menjadi senyawa asam amino.

5. Enzim renin, berperan sebagai pengurai senyawa kasein dan juga susu.

6. Enzim gelatinase, berperan dalam mengurai senyawa gelatin.

c. Golongan Enzim Esterase

Macam-macam enzim yang masuk ke dalam golongan yang satu ini antara lain: 

1. Enzim lipase, berperan dalam mengurai lemak menjadi senyawa gliserol dan juga asam lemak.

2. Enzim fostatase, berperan dalam mengurai suatu ester dan mendorong terjadinya pelepasan asam fosfor.

F.  Penggolongan Enzim Secara Internasional

Penggolongan enzim secara internasional telah dilakukan secara sistematis. Komisi International Union of Bhiocemistry (IUB), mengklasifikasikan enzim menjadi 6 kelas, didasarkan pada reaksi biokimia yang dikatalisnya:

1. Oksidoreduktase: mengkatalis reaksi oksidasi-reduksi, yang termasuk enzim ini dengan nama trivial:

-dehidrogenase -reduktase

-oksidase -hidroksilase

-peroksidase –oksigenase

2. Transferase: mengkatalis pemindahan suatu gugus yang bukan H antara substrat dengan senyawa penerima gugus, seperti:

-gugus beratom C 1

-gugus aldehid dan keton

-gugus asil

-gugus alkil

-gugus nitrogen

-gugus mengandung fosfat

-gugus mengandung sulfur

yang termasuk enzim transferase:

a. amino transferase

b. asil karnitin transferase

c. transkarboksilase

d. transaldolase dan transketolase

e. glukokinase

f. piruvatkinase

3. Hidrolase: mengkatalis reaksi hidrolisis yaitu pemutusan ikatan kovalen antara karbon

dengan atom lainnya dengan penambahan air, yang termasuk enzim ini:

a. esterase

b. amidase

c. peptidase

d. fosfatase

e. glikosidase

4. Liase: mengkatalis reaksi pemecahan karbon-karbon, karbon-sulfur dan karbon-nitrogen, yang termasuk enzim ini:

a. dekarboksilase

b. aldolase

c. sintase

d. hidrase atau dehidratase

e. deaminase

f. nukleotida siklase

5. Isomerase: mengkatalis reaksi isomer, baik isomer optik, geometrik maupun isomer posisi, yang termasuk enzim ini:

a. epimerase

b. rasemase

c. mutase

d. isomerase

6. Ligase: mengkatalis pembentukan ikatan antara C-C, C-S, C-N dan C-O. Reaksi ini

perlu energi ATP, yang termasuk enzim ini:

a. sintetase

b.karboksilase