Enzim ( Pengertian, Sifat, Fungsi, Ciri-Ciri, Macam-macam dan Mekanisme Kerja Enzim )
Enzim adalah biokatalisator yang banyak digunakan pada berbagai bidang industri produk pertanian, kimia, dan medis. Enzim memiliki sifat-sifat spesifik yang menguntungkan yaitu efisien, selektif, predictable, proses reaksi tanpa produk samping, dan ramah lingkungan. Sifat-sifat tersebut menyebabkan penggunaan enzim semakin meningkat dari tahun ke tahun, diperkirakan peningkatan mencapai 10–15% per tahun.
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis selmemerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormonsebagai promoter.
Enzim adalah suatu biokatalisator, yaitu suatu bahan yang berfungsi mempercepat reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi karena pada akhir reaksi terbentuk kembali. Suatu reaksi kimia yang berlangsung dengan bantuan enzim memerlukan energi yang lebih rendah. Jadi enzim juga berfungsi menurunkan energi aktivasi.
Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama.
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 optimalatau 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.
2. Fungsi Enzim
· Menurunkan energi aktivasi
· Mempercepat reaksi pada suhu dan tekanan tetap tanpa mengubah besarnya tetapan seimbangnya
· Mengendalikan reaksi
3. Sifat Enzim
· Enzim merupakan biokatalisator yang mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
· Thermolabil. Mudah rusak bila dipanskan lebih dari 60°C
· Merupakan senyawa protein, shingga sifat protein masih melekat pada enzim
· Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksi menjadi sangat cepat dan berulang-ulang.
· Bekerja didalam sel (endoenzim) dan diluar sel (ektoenzim)
Umumnya enzim bekerja mengkatalis reaksi satu arah, meskipun ada yang mengkatalis reaksi dua arah
· Bekerjanya spesifik, karena sisi aktif enzim setangkup dengan permukaan subtrat tertentu.
· Umumnya enzim tidak dapat bekerja tampa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor
· Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat hidrofil
· Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion
· Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi rotein misalnya suhu, pH dll
· Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya
· Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi
· Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung
· Enzim bermolekul besar
· Enzim bersifat khas/spesifik
· Suhu: optimum 30°C, minimum 0°C, maksimum 40°C
· Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe
· Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn, Cd, Ag
· pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif kondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin kondisi basa)
· Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)
· Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnya
· Air, memacu aktifitas enzim
· Vitamin, memacu aktifitas enzim
4. Ciri-ciri Enzim
1. Merupakan sebuah protein. Jadi sifatnya sama dengan protein yaitu dapat menggumpal dalam suhu tinggi dan terpengaruh oleh temperatur.
2. Bekerja secara khusus. Artinya hanya untuk bekerja dalam satu reaksi saja tidak dapat digunakan dalam beberapa reaksi.
3. Dapat digunakan berulang kali. Enzim dapat digunakan berulang kali karena enzim tidak berubah pada saat terjadi reaksi.
4. Rusak oleh panas. Enzim tidak tahan pada suhu tinggi, kebanyakan enzim hanya bertahan pada suhu 500C, rusaknya enzim oleh panas disebut dengan denaturasi,
5. Dapat bekerja bolak – balik. Artinya satu enzim dapat menguraikan satu senyawa menjadi senyawa yang lain.
5. Isozim
Isozim atau Iso-enzim adalah dalam suatu campuran terdapat lebih dari satu enzim yang dapat berperan dalam suatu substrat untuk memberikan suatu hasil yang sama. Keuntungan bagi tumbuhan yang mengandung isoenzim adalah karena isozim – isozim tersebut akan memiliki tanggapan yang berbeda terhadap faltor – faktor lingkungan. Setiap isozim dihadapkan pada lingkungan kimia yang berbeda dab masing – masing berperan pada posisi yang berbeda dalam lintasan metabolik.
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 tahan 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 sangat erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat. Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen. Model pengisian ruang koenzim NADH. Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat).
6. Faktor yang mempengaruhi kerja enzim
· Temperatur atau suhu
Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akan terhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menurun dan enzim menjadi rusak.
· Air
Air berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pada waktu biji dalam keadaan kering kegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mu-lailah biji berkecambah.
· pH
Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembali menjadi substrat.
· Hasil akhir
Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu konstan. Misal, kegiatan pada awal reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir (banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim.
· Substrat
Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubungan yang sebanding antara substrat dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pH konstan, dan temperatur konstan. Jadi, apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, maka hasil akhir juga dua kali lipat.
· Zat-zat penghambat
Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim. Contoh, garam-garam dari logam berat, seperti raksa.
7. Tata Nama Enzim
Nama enzim sering kali diturunkan dari nama substrat ataupun reaksi kimia yang ia kataliskan dengan akhiran -ase. Contohnya adalah laktase, alkohol dehidrogenase (mengatalisis penghilangan hidrogen dari alkohol), dan DNA polimerase.
International Union of Biochemistry and Molecular Biology telah mengembangkan suatu tatanama untuk enzim, yang disebut sebagai nomor EC; tiap-tiap enzim memiliki empat digit nomor urut sesuai dengan ketentuan klasifikasi yang berlaku.
Nomor pertama untuk klasifikasi teratas enzim didasarkan pada ketentuan berikut:
· EC 1 Oksidoreduktase: mengatalisis reaksi oksidasi/reduksi
· EC 2 Transferase: mentransfer gugus fungsi
· EC 3 Hidrolase: mengatalisis hidrolisis berbagai ikatan
· EC 4 Liase: memutuskan berbagai ikatan kimia selain melalui hidrolisis dan oksidasi
· EC 5 Isomerase: mengatalisis isomerisasi sebuah molekul tunggal
· EC 6 Ligase: menggabungkan dua molekul dengan ikatan kovalen
Menurut IUBMB (International Union of Biochemistry and Molecular Biology), enzim-enzim dikelompokkan menjadi 6 golongan atau kelas, sebagaimana yang disajikan dalam tabel 3-3. Masing-masing kelas ini dikelompok-kelompokkan lagi menjadi beberapa subkelas. Misalnya, enzim kelas (1) yaitu kelas Oksidoreduktase, dibagi menjadi beberapa subkelas, antara lain subkelas (1) yaitu enzim oksidoreduktase yang bekerja pada gugus CH-OH donor dan subkelas (2) yaitu enzim yang bekerja pada gugus aldehida atau gugus okso senyawa donor, dan lain-lain. Demikian pula enzim kelas (2), (3), (4) dan selanjutnya, masing-masing juga dibagi-bagi lagi menjadi beberapa subkelas.
Kemudian, masing-masing subkelas juga masih dibagi-bagi lagi menjadi beberapa sub-subkelas. Misal, enzim subkelas (1) dari kelas (1) yaitu enzim oksidoreduktase yang bekerja pada gugus CH-OH donor, dibagi lagi menjadi beberapa sub-subkelas, antara lain sub-subkelas (1) yaitu yang bekerja dengan NAD or NADP sebagai akseptor dan sub-subkelas (2) yaitu yang bekerja dengan sitokrom sebagai akseptor. Masing-masing sub-subkelas ini beranggotakan beberapa enzim yang memenuhi kriteria dalam pengelompokannya.
8. Enzim berdasarkan Tempat Kerjanya
a. Endoenzim
Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Umumnya merupakan enzim yang digunakan untuk proses sintesis di dalamsel dan untuk pembentukan energi (ATP) yang berguna untuk proses kehidupan sel,misal dalam proses respirasi.
b. Eksoenzim
Eksoenzim disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel. Umumnya berfungsi untuk “mencernakan” substrat secara hidrolisis, untuk dijadikan molekul yang lebih sederhana dengan BM lebih rendah sehingga dapat masuk melewati membran sel. Energi yang dibebaskan pada reaksi pemecahan substrat di luar sel tidak digunakan dalam proses kehidupan sel.
9. Mekanisme Kerja Enzim
Produksi enzim dilakukan oleh sel, berdasarkan instruksi dari gen sel itu. Jadi cacat pada gen dapat mengakibatkan enzim rusak, yang tidak bekerja dengan baik. Struktur dan fungsi masing-masing enzim berbeda. Mereka harus bertindak atas target yang berbeda, yang bervariasi dari satu enzim ke enzim lainnya. Biasanya, enzim tertentu dapat bertindak atas target tertentu saja. The tindakan enzim berbeda dan kompleks dan sebagainya, ada berbagai teori tentang subjek ini.
Secara umum, mekanisme kerja enzim dapat digambarkan sebagai berikut. Setiap enzim bertindak atas target tertentu yang disebut substrat, yang diubah menjadi produk yang dapat digunakan melalui aksi enzim. Dengan kata lain, enzim bereaksi dengan substrat membentuk kompleks enzim-substrat. Setelah reaksi selesai, enzim tetap sama, tapi substrat mengubah produk. Misalnya, sukrase tindakan enzim pada substrat sukrosa untuk membentuk produk - fruktosa dan glukosa.
Teori lock and key: Ini adalah salah satu teori yang menjelaskan mekanisme kerja enzim. Sesuai teori ini, masing-masing enzim memiliki area spesifik (disebut situs aktif) yang dimaksudkan untuk substrat tertentu untuk mendapatkan terpasang. Situs aktif enzim ini melengkapi bagian tertentu dari substrat, sejauh bentuk yang bersangkutan. Substrat akan masuk ke dalam situs aktif dengan sempurna, dan reaksi antara mereka terjadi.
 |
| Mekanisme Kerja Enzim |
Teori Induced-fit: Teori ini dirumuskan oleh Daniel E. Koshland, Jr pada tahun 1958. Teori ini juga mendukung hipotesis gembok dan kunci bahwa situs aktif dan substrat cocok dan bentuk mereka saling melengkapi. Menurut teori-induced fit, bentuk situs aktif tidak kaku. Hal ini fleksibel dan perubahan, sebagai substrat datang ke dalam kontak dengan enzim.
Untuk lebih tepatnya, sekali enzim mengidentifikasi substrat yang tepat, bentuk perubahan situs aktifnya sehingga muat kedua persis. Hal ini menyebabkan pembentukan kompleks enzim-substrat dan reaksi lebih lanjut. Seperti teori ini menjelaskan mekanisme kerja berbagai enzim, itu diterima secara luas daripada kunci dan hipotesis kunci.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Aksi Enzim ': Aktivitas enzim dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti suhu, pH, dan konsentrasi. Biasanya, suhu tinggi meningkatkan laju reaksi yang melibatkan enzim. Suhu optimal untuk reaksi tersebut dikatakan sekitar 37 º C sampai 40 º C. Setelah suhu naik di atas tingkat ini, enzim mendapatkan terdenaturasi dan mereka tidak lagi cocok untuk reaksi dengan substrat. Variasi pH juga dapat mempengaruhi mekanisme kerja enzim. Tingkat pH optimum dapat bervariasi dari satu enzim yang lain, sesuai dengan lokasi aksi mereka. Variasi dari tingkat pH dapat memperlambat aktivitas enzim dan hasil pH yang sangat tinggi atau rendah dalam enzim terdenaturasi yang tidak dapat memegang substrat dengan benar. Tingkat aktivitas enzimatik dapat meningkat dengan konsentrasi enzim dan substrat.
9. Enzim dalam proses metabolism
1. Enzim katalase
Enzim katalase berfungsi membantu pengubahan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.
2. Enzim oksidase
Enzim oksidase berfungsi mempergiat penggabungan O2 dengan suatu substrat yang pada saat bersamaan juga mereduksikan O2, sehingga terbentuk H2O.
3. Enzim hidrase
Enzim hidrase berfungsi menambah atau mengurangi air dari suatu senyawa tanpa menyebabkan terurainya senyawa yang bersangkutan. Contoh: fumarase, enolase, akonitase.
4. Enzim dehidrogenase
Enzim dehidrogenase berfungsi memindahkan hidrogen dari suatu zat ke zat yang lain.
5. Enzim transphosforilase
Enzim transphosforilase berfungsi memindahkan H3PO4 dari molekul satu ke molekul lain dengan bantuan ion Mg2+.
6. Enzim karboksilase
Enzim karboksilase berfungsi dalam pengubahan asam organik secara bolak-balik. Contoh pengubahan asam piruvat menjadi asetaldehida dibantu oleh karboksilase piruvat.
7. Enzim desmolase
Enzim desmolase berfungsi membantu dalam pemindahan atau penggabungan ikatan karbon. Contohnya, aldolase dalam pemecahan fruktosa menjadi gliseraldehida dan dehidroksiaseton.
8. Enzim peroksida
Enzim peroksida berfungsi membantu mengoksidasi senyawa fenolat, sedangkan oksigen yang dipergunakan diambil dari H2O2.
Sumber : biologi-hayati