Pengertian Enzim
Enzim adalah senyawa organik atau
katalisis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai bio katalisator
yang mempercepat reaksi biokimia dan bekerja secara spesifik.
Enzim mengkatalisis hampir semua reaksi-reaksi biologis penting. Oleh karena itu, bagi ilmu kesehatan pengetahuan mengenai sifat-sifat kimia dan fungsi enzim sangat diperlukan apabila akan digunakan dalam bentuk diagnosa. Beberapa cabang ilmu kesehatan telah memperoleh manfaat dari pemakaian analisa enzim , seperti pada penyakit hepatitis dan kanker prostat.
Enzim mengkatalisis hampir semua reaksi-reaksi biologis penting. Oleh karena itu, bagi ilmu kesehatan pengetahuan mengenai sifat-sifat kimia dan fungsi enzim sangat diperlukan apabila akan digunakan dalam bentuk diagnosa. Beberapa cabang ilmu kesehatan telah memperoleh manfaat dari pemakaian analisa enzim , seperti pada penyakit hepatitis dan kanker prostat.
Setiap proses yang menghubungkan dengan enzim harus diperhatikan dengan benar agar tidak mempengaruhi aktivitas katalitiknya sehingga enzim dapat digunakan berulang-ulang.
Peningkatan produksi enzim dapat dilakukan dengan cara memanipulasi genetika dan lingkungan maka dapat meningkatkan produksi untuk enzim-enzim katabolit dan enzim-enzim biosintetik.
Enzim adalah senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai bio katalisator yang mempercepat reaksi biokimia dan bekerja secara spesifik. Sedangkan senyawa protein adalah bagian utama yang menyusun molekul enzim. Bagian protein yang mengandung enzim disebut apoenzim dan bagian yang tidak mengandung protein disebut gugus prostetik. Gugus prostetik dapat berupa unsur logam Fe2+ , Mn2+ Mg2+ , Na2+ yang disebut kofaktor, gugus prostetik berupa bahan organik bukan protein, seperti vitamin B1 B2 B3 dan niasin disebut koenzim. Suatu kesatuan antara apoenzim dengan gugus prostetik disebut holoenzim.
Cara Kerja Enzim
Biasanya, pembentukan kompleks enzim
substrat diatas terjadi karena pada permukaan
enzim terdapat suatu tempat untuk bergabung dengan substrat yang disebut
dengan lokasi aktif. Lokasi aktif mempunyai konfigurasi tertentu dan hanya
substrat tertentu serta substrat khusus yang cocok dapat bergabung, hal ini
terkenal dengan hipotesis kunci dan gembok (Lock and Key Hipotesis)
Faktor – factor yang
mempengaruhi enzim, yaitu :
a.
Temperatur
Semakin tinggi temperatur semakin
cepat reaksi kimia yang dipengaruhi enzim (batas ambang pemanasan dengan suhu
40%C, lebih dari suhu ini enzim sudah tidak aktif atau mengalami denaturisasi).
Sebaiknya pada suhu rendah enzim tidak aktif, tetapi tidak
rusak.
b.
pH
Enzim membutuhkan pH tertentu untuk
menjalankan aktivitasnya. Setiap enzim membutuhkan pH yang berbeda. Ada enzim
yang dapat bekerja baik pada ph tinggi dan sebaliknya.
c.
Kosentrasi Enzim
Pengaruh konsentrasi enzim terdapat kecepatan
reaksi kimia adalah berbanding lurus, artinya semakin tinggi konsentrasi enzim
maka semakin cepat reaksi kimia berlangsung.
d.
Pengaruh
Zat Penggiat
Zat penggiat atau zat yang dapat mempercepat kerja
enzim dapat mempengaruhi dari kerja enzim. Misalnya kadar air, endahnya air
dapat menyebabkan enzim tidak aktif.
e.
Pengaruh
Penghambat
seluruh enzim kerjanya dapat dihambat
oleh senyawa tertentu. Misalnya senyawa disoprofilfluoroprofat (DFE) yang dapat
menghambat kerja enzim asetilkolinestesare yang terdapat dalam impuls saraf.
f.
Pengaruh
Konsentrasi Substrat
Jumlah substrat yang akan diubah oleh
enzim menentukan kerja enzim. Konsentrasi substrat berbanding lurus denngan
kerja enzim, apabila konsentrasi substrat rendah maka kecepatan reaksi rendah
pula, artinya antara enzim dan substrat harus ada keseimbangan.
Sifat – sifat Enzim
Enzim memiliki sifat sebagai berikut
:
a. Enzim dapat mempercepat reaksi
kimia
b. Enzim dapat bekerja secara spesifik
c.
Enzim tidak rusak atau berubah susunan kimianya
d.
Enzim dapat menurunkan energy pengaktifan
e.
Enzim dapat bekerja pada reaksi bolak – balik
Salah satu sifat enzim ialah enzim
dapat bekerja secara spesifik artinya enzim hanya bekerja untuk mempercepat
reaksi substrat tertentu yang ditentukan oleh bentuk bagian aktif. Substrat
yang akan bereaksi melekat terlebih dahulu ke molekul enzim didaerah yang aktif
dan bagian ini sangat penting karena apabila enzim rusak enzim tidak dapat
bekerja.
Enzim dapat
bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuanya menurunkan ∆Gⱡ
- Menurunkan energi aktivitas dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (ex: mengubah bentuk substrat menjadi konfirmasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim).
-
Menurunkan energi
keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan
yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.
-
Menyediakan
lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat, sementara waktu
untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara.
Penamaan dan Klasifikasi Enzim
Cara penamaan enzim sesuia dengan nama substrat yang
dipecah atau tipe reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim
tersebut dan diberi dengan akhiran ase. Misalnya, lipase untuk enzim yang mengubah lemak, proteinase untuk enzim
yang mengubah protein, dan karbohidrase
untuk enzim yang mengubah karbohidrat. Enzim dibedakan menjadi dua kelompok
berdasar tempat bekerjanya:
a. Enzim Intraseluler (Endoenzim) Ã Enzim yang dipakai pada proses sintesis untuk menghasilkan energi dan energi yang dihasilkan itu dapat dipakai pada proses kehidupan.
Enzim ini berfungsi dalam sel, misalnya enzim pernapasan terjadi oada mitokondria.
b. Enzim Ekstraseluler (Eksoenzim) Ã Enzim yang bekerja diluar sel dan mempunyai fungsi utama dalam mencernakan substrat secara hidrolisis. Energi yang dibebaskan pada
reaksi ini tidak dipakai dalam proses kehidupan. Misalnya pada enzim amilase yang
dapat memecah pati dan enzim protease yang dapat memecah protein.
Berdasarkan perbedaan sifatnya, enzim dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu:
a. Hidrolase, yaitu kelompok enzim yang membantu dalam proses okasidasi dan reduksi.
b. Oksidase atau Reduktase, yaitu kelompok enzim yang membantu oksidasi dan reduksi.
c. Desmoalse, yaitu kelompok enzim yang membantu memutuskan ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya.
Ada beberapa golongan enzim yang dapat dimurnikan
secara sempurna dan tersedia dalam bentuk Kristal, antara lain :
1. Enzim adaptif, yaitu enzim yang terbentuk oleh sel mikrobanya itu hanya dalam jumlah yang diperlukan saja, akibat dari tersedianya substrat untuk enzim tersebut dalam
mediumfermentasinya.
2. Enzim Konstitutif, yaitu enzim yang senantiasa
dibentuk dalam jumlah tertentu oleh sel,
tidak tergantung dengan ada tidaknya substrat.
Penanaman enzim secara
trivival, yaitu secara non sistematik. Misalnya pepsin, tripsin, katalase, tidak dapat menerangkan sifat dan
macam reaksi kimia yang terjadi. Dalam sistem
yang baru ini enzim dibagi menjadi enam golongan utama dan setiap golongan
dibagi lagi menjadi sub golongan.
Klasifikasi
enzim secara internasional meliputi nama golongan, nomor kode, dan macam reaksi
yang dikatalisisnya dan tiap golongan utama terbagi lagi menjadi kelompok –
kelompok enzim berdasarkan gugus substrat yang diserangnya.
§ Oksido-Reduktase : berperan dalam
reaksi oksidasi-reduksi
§ Transferase : berperan
dalam reaksi perpindahan gugus tertentu
§ Hidrolase :
berperan dalam reaksi hidrolisis
§ Liase :
mengkatalisis reaksi atau pemecahan ikatan rangkap dua
§ Isomerase :
mengkatalisis reaksi isomerasi
§ Ligase : mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan
dengan bantuan pemecahan
Ikatan dalam ATP
Analisa
Kuantitatif Aktivitas Enzim
Jumlah enzim dalam ekstra suatu jaringan,
ditentukan secara kuantitatif berdasrakan efek
katalisnya. Untuk penentuan ini perlu diketahui bebrapa faktor, yaitu:
katalisnya. Untuk penentuan ini perlu diketahui bebrapa faktor, yaitu:
1.
Persamaan reaksi
yang dikatalis oleh enzim tersebut.
2.
Dibutuhkan atau
tidaknya ko-faktor tertentu, misalnya ion-ion logam atau koenzim (aktivitas
kebanyakan enzim dibantu oleh koenzim, yaitu berperan sebagai tempat atau
bagian aktif atau reaktive site dalam reaksi enzim).
3.
Pengaruh
konsentrasi substrat dan ko-faktor.
4.
PH optimum (aktivitas suatu enzim dipengaruhi pH medium).
Pada keaktifan aktivitas enzim paling besar pHnya merupakan PH
optimumuntuk reaksi enzim tersebut (tabel 7.1).
Tabel 7.1 Angka pH optimum beberapa enzim
Enzimatik
|
Substrat
|
PH Optimum
|
Pepsin
Piruvatkarboksilase Fumarase Katalase Tripsin Alkalinfosfatase arginase |
Albumin Telur
Hemoglobin Piruvat Fumarat Malase H202 Benzoilargoninamida Benzoilargonina etil-ester arginin |
1,2
2,2 4,8 6,5 8,0 7,6 7,7 7,0 9,5 9,7 |
5.
Daerah temperatur
saat enzim mantap dan mempunyai aktivitas tinggi.
6.
Berbagai cara
anlisis yang sederhana untuk penentuan berkurangnya substrat atau bertambahnya
haisl reaksi.
Inhibitor
Inhibator lebih kompetitif mengikat
enzim secara reversibel, menghalangi pengikatasubstrat. Dilain pihak,
pengikatan substrat juga menghalangi pengikatan inhibator. Substrat dan
inhibator berkompetisi satu sama lainnya.
Kegunaan
Inhibator
Inhibator dapat menghambat fungsi
enzim oleh karena itu inhibator sering digunakan sebagai obat. Contohnya adalah inhibator
yang digunakan sebagai obat aspirin. Aspirin
menginhibisi enzim COX-1 dan COX-2 yang memproduksi pembawa pesan peradangan
prostaglandin, sehingga ia dapat menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula
inhibator enzim lainnya yang beracun. Sebagai contohnya, sianida yang merupakan inhibator
enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim
sitokromcoksidase dan memblok pernafasan sel.
menginhibisi enzim COX-1 dan COX-2 yang memproduksi pembawa pesan peradangan
prostaglandin, sehingga ia dapat menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula
inhibator enzim lainnya yang beracun. Sebagai contohnya, sianida yang merupakan inhibator
enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim
sitokromcoksidase dan memblok pernafasan sel.
Kontrol Aktifitas Enzim
Terdapat
lima cara utama aktivitas enzim dikontrol dalam sel,
yaitu :
1.
Produksi Enzim
(transkripsi dan translasi gen enzim) dapat ditingkatkan atau diturunkan
bergantung pada respon sel terhadap perubahan lingkungan. Bentuk regulase gen
ini
disebut induksi dan inhibisi enzim.
2.
Enzim dapat
dikompartemenkan, dengan lintasan metabolisme yang berbeda-beda yang terjadi
dalam kompartemen sel yang berbeda.
3.
Enzim dapat
diregulasi oleh inhibator dan aktivator.
4.
Enzim dapat
diregulasi melalui modifikasi pasca-translasional. Ia dapat meliputi
fosforilasi, miristoilasi, dan
glikosilasi.
5. Beberapa enzim dapat menjadi aktif ketika berada pada
lingkungan yang berbeda. Contohya, hemaglutinin pada virus influenza menjadi
aktif dikarenakan kondisi asam lingkungan. Hal ini terjadi ketika virus terbawa
kedalam sel inang dan memasuki lisosom.
Imobilisasi Enzim
Enzim tidak ikut mengalami perubahan
selama reaksi kimia berlangsung. Beda dengan reaktan yang sesudah reaksi
selesai akan menjadi produk, enzim tidak mengalami perubahan sehingga pada
prinsipnya enzim dapat digunakan berulang-ulang. Penghentian reaksi dan
pemisahan enzim dari produk dilakukan dengan menggunakan modifikasi pH,
penggunaan panasa atau kombinasi dari kedua cara diatas. Tetapi dengan cara
seperti itu dapat mengakibatkan enzim kehilangan sebagian besar aktivitas
katalitiknya sehingga tidak dapat digunakan kembali.
Tabel
7.2 Represi katabolit beberapa enzim
Enzim
|
Organisme
|
Sumber Kabon Represif
|
α – Amilase Selulase
Selulase Protease |
Basillus staerothermophillus Trichoderma viside
Pseudomonas fluorescens var cellulosa Bacillus Megaterium |
Fruktosa, Glukosa, Gliserol,
Pati, Selobiosa
Galaktosa, Glukosa, Selobiosa Glukosa |
Agar enzim dapat digunakan berulang-ulang,
enzim dimodifikasi dengan cara tertentu sehingga dapat dengan mudah dipisahkan
dari produk tanpa mengurangi aktivitas katalitiknya untuk digunakan
kembali.
Enzim dapat dimobilisasi dengan
menggunakan berbagai cara, sehingga jenis enzim
terimobilisasi akan berbeda-beda bergantung pada metode yang digunakan. Metode imobilisasi enzim akan sangat berpengaruh terhadap aktivitas kestabilan dan sifat-sifat enzim terimobilisasi yang dihasilkan.
terimobilisasi akan berbeda-beda bergantung pada metode yang digunakan. Metode imobilisasi enzim akan sangat berpengaruh terhadap aktivitas kestabilan dan sifat-sifat enzim terimobilisasi yang dihasilkan.
Kegunaan
enzim imobil diantaranya adalah:
a)
Stabilitas enzim
dapat diperbaiki
b)
Dapat dibuat untuk
tujuan khusus
c)
Enzim dapat
digunakan lagi
d)
Operasi dapat
berlangsung sinambung, sehingga lebih praktis
e)
Reasi membutuhkan
ruangan yang lebih kecil
f)
Kemurnian enzim
lebih tinggi dan jumlah produk yang lebih baik dapat dicapai
g)
Kontrol reaksi yang
lebih baik dapat dicapai
h)
Penyelamatan sumber
daya alam dengan populasi lebih rendah dapat diperoleh
Metode
Imobilisasi Enzim
Tebagi atas tiga kelompok, yaitu:
a)
Metode Carrier Binding
b)
Metode Cross Linking
c)
Metode Entrapping
Pada
metode Carrier Binding, enzim
diikatkan pada suatu matriks yang bersifat tidak larut dalam air, sehingga
matriks dapat digunakan bahan organic maupun bahan anorganik . Menurut Chibata
(1978), ada hal yang perlu di perhatikan dalam menggunakan metode ini yaitu
pemilihan matriks dan teknik pengikatan enzim pada matriks tersebut. Dalam
pemilihan matriks perlu diperhatikan ukuran partikel, luas permukaan,
perbandingan gugus hidrofilik dan hidrofobik dan komposisi matriks tersebut.
Teknik pengikatan enzim pada matriks dapat dilakukan berdasarkan adsorpsi
fisik, gaya elektrostatik atau ikatan kovalen.
Pada
metode croos linking didasarkan pada
pembentukan ikatan intromolekuler antara molekul molekul enzim. Dalam metode
ini tidak dapat digunakan matriks gugus fungsional dalam molekul enzim yang
bisa digunakan untuk pembentukan ikatan intermolekuler adalah gugus α-amino
pada asam amino ujung (terminal), gugus β-amino dari lisin, gugus fenolik dari
tirosin, gugus surfidril dari system dan gugus imidazole dari histidin.
Pada
metode entrapping, imobilisasi enzim
didasarkan pada penempatan enzim di dalam kisi dari suatu polimer atau didalam
membrane yang bersifat semipermiabel. Bila enzim ditempatkan dalam kisi, maka
metodenya di golongkan kedalam jenis kisi, sedangkan bila di tempatkan dalam
membrane yang bersifat semipermiabel, maka metodenya di golongkan kedalam jenis
mikrokapsul (Chibata, 1978). Enzim imobilisasi dapat digunakan dengan reaktor
system batch, sinambung packed bed atau
fluidized bed.
Enzim – enzim Industri
Penerapan enzim (teknologi enzim) dalam industri kini
sudah berjalansecara meluas. Pada tabel 7.3 dikemukakan beberapa enzim penting
dalam industri.
Tabel 7.3 Beberapa
enzim penting dalam industri
Nama Enzim
|
Merk Dagang
|
Bidang Penggunaan
|
1.Alfa Amilase Bakteria
2.
Amiloglukosidase
3.
Beta-glukanase
4.
Sellulose
5.
Koagulan Mikrobial
6.
Desktranase
7. Galaktomanase
8. Glukosisomerase
9. Laktase
10. Lipase
11. Pektinase
12. Posfolinase
13. Pen-A- Silase
14. Proteinase Bakteri
|
Aquazim Thermamil
AMG
Ceremix
Celluclast
Rennilase
DN 25 L
Gamanase
Sweetgyme
Lactogyn
Palatase
Pactinex Netragin
Lecitase
Semasilase
XX Alealase,
Esperase, Noutrase, Savinase
|
Tekstil,
alkohol, detergen, roti, gula
Alkohol, roti,
juice, pati
Industri minuman berakohol
Alkohol,
Juice, Anggur
Industri susu dan hasilnya
Gula
Pengolahan
pangan
Pati
Industri susu
dan hasilnya
Industri susu
dan hasilnya
Alkohol ,
jeruk, pengolahan pangan
Pengolahan
pangan
Farmasi
Detergen,
kulit, alkohol, Roti, pangan
|
Sebab utama mengapa mikroba dianggap sebagai sumber
potensial untuk produksi enzim adalah adanya kemudahan kemudahan bagi
peningkatan produksi enzim dengan cara manipulasi genetika dan lingkungan.
Sebab lain potensi produksi enzim yang tinggi dari sel mikroba diantaranya :
1. Fermentasi
enzim besifat ekonomis pada skala besar, karena siklus fermentasinya singkat
dan media yang digunakan relative murah
2. Prosedur
seleksi bersifat sederhana dan ribuan kultur dapat diujidalam waktu singkat.
3. Spesies
yang berbeda dapat menghasilkan spesifitas
kerja enzim yang berbeda untuk reaksi yang sama dan dapat memberikan
keluasan pemilihan kondisi operasi pada reaktor sesuai dengan yang
diinginkan.
Daftar Pustaka
Rekayasa Bioproses.
Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.2012
Judul: Makalah Enzimologi
Ditulis Oleh: Unknown
Blogger Sejati Selalu Meninggalkan Komentar Berupa Kritik dan Saran
