Enzim

KATALIS

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk reaksi-reaksi kimia didalam sistem biologi. Katalisator mempercepat reaksi kimia. Walaupun katalisator ikut serta dalam reaksi, ia kembali ke keadaan semula bila reeaksi telah selesai. Enzim adalah katalisator protein untuk reaksi-reaksi kimia pasa sistem biologi. sebagian besar reaksi tersebut tidak dikatalis oleh enzim.

Berbeda dengan katalisator nonprotein (H+, OH-, atau ion-ion logam), tiap-tiap enzim mengkatalisis sejumlah kecil reaksi, kerapkali hanya satu. Jadi enzim adalah katalisator yang reaksi-spesifik karena semua reaksi biokimia perlu dikatalis oleh enzim, harus terdapat banyak jenis enzim. Sebenarnya untuk hampir setiap senyawa organik, terdapat satu enzim pada beberapa organisme hidup yang mampu bereaksi dengan dan mengkatalisis beberapa perubahan kimia.

Walaupun aktivitas katalik enzim dahulu diduga hanya diperlihatkan oleh sel-sel yang utuh (karena itu istilah en-zyme, yaitu, “dalam ragi”), sebagian besar enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitas biologik (katalik)nya. Oleh karena itu, enzim dapt diselidiki diluar sel hidup. Ekstrak yang mengandung enzim dipakai pada penyelidikan reaksi-reaksi metabolik dan pengaturanya, struktur dan mekanisme kerja enzim dan malahan sebagai katalisator dalam industri pada sintetis senyawa-senyawa yang biologis aktif seperti hormon dan obat-obatan. Karena kadar enzim serum manusia pada keadaan patologik tertentu dapat mengalami perubahan yang nyata, pemerikasaan kadar enzim serum merupakan suatu alay diagnostik yang penting bagi dokter.

Reaksi-reaksi seperti hidrolisa dan oxidasi berlangsung sangat cepat didalam sel-sel hidup pada pH kira-kira netral dan pada suhu tubuh. Ini dapat terjadi karena adanya enzim. Enzim disintesa di dalam sel, tetapi setelah diextraksi diluar sel masih mempunyai aktivitas. Enzim bekerja sangat sfesifik. Suatu enzim hanya dapat mengatalisa beberapa reaksi, malahan seringkali hanya satu reaksi saja. Ini merupakan salah satu sifat penting enzim. Ada segolongan enzim yang dapat mengatalisa jenis reaksi yang sama, misalnya memindahkan fosfat, oxidasi-reduksi, dan sebagainya. Oleh karena itu ada suatu kespesifikan (specificity).

II. KESPESIFIKAN ENZIM

Kespesifikan enzim dapat dibedakan dalam :

1.      Kespesifikan Optik

Dengan kekecualian epimerase (rasemase), yang saling mengubah isomer-isomer optik, enzim umumnya menunjukan kespesifikan optik absolut untuk paling sedikit sebagian dari molekul substrat. Misalnya maltase dapat mengkatalisa hidrolisa α-glukosida, akan tetapi tidak dapat bekerja terhadap β-glukosida. Enzim yang bekerja terhadap D-karbohidrat tidak dapat mengkatalisa L-karbohidrat, begitu pula dengan enzim-enzim yang mengkatalisa asam L-amino tidak dapat mengkatalisa asam D-amino. Kespesifikan optik dapat meluaskesuatu bagian molekul substrat atau ke substrat keseluruhanya. Glikosidase merupakan contoh dari dua hal yang ekstrim ini. Enzim-enzim ini yang mengkatalisis hidrolisis ikatan gliosida antara gula dan alkohol, sangat spesifikuntuk bagian gula dan untuk ikatan (alfa atau beta), tetapi relatif nonspesifik untuk bagian alkohol atau glikogen.

2.      Kespesifikan Gugus

Suatu enzim hanya dapat bekerja terhadap gugus yang khas, misalnya glikosidase terhadap gugus alkohol, pepsin dan tripsinterhadap ikatan peptida, sedangkan esterasa terhadap gugus alkohol, pepsin dan tripsin terhasap ikatan peptida, sedangkan esterase terhadap ikatan ester. Akan tetapi, dalam pembatasan ini sejumlah besar substrat dapat diolah, jadi, misalnya, pengurangan jumlah enzim pencernaan yang mungkin sebaliknya dibutuhkan.

Enzim-enzim tertentu menunjukan kespesifikan gugus yang lebih tinggi. Kamotripsin, terutama menghidrolisa ikatan peptida dimana gugus karboksilnya berasal dari asam-asam amino fenilalanin, tirosin atau triptofan. Karboksipeptidase dan amino peptidase memecahkan asam amino masing-masing dari ujung karboksil atau amino rantai polipeptida.

III. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN REAKSI ENZIM

Perubahan suhu dan pH mempunyai pengaruh besar terhadap kerja enzim. Kecepatan reaksi enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat. Pengruh aktivator, inhibitor, koenzim dan konsentrasi elektrolit dalam beberapa keadaan juga merupakan faktor-faktor yang penting. Hasil rekasi enzim juga dapat menghambat kecepatan reaksi.

1.      PENGARUH SUHU.

Suhu rendah yang memdekati titik beku biasanya tidak merusak enzim. Pada suhu dimana enzim masih aktif, kenaikan suhu sebanyak 10OC, menyebabkan keaktifan menjadi 2 kali lebih besar (Q10 = 2). Pada suhu optimum reaksi berlangsung paling cepat. Bila suhu dinaikan terus, maka jumlah enzim yang aktif akan berkurang karena mengalami denaturasi. Enzim didalam tubuh manusia memiliki suhu optimum sekitar 37oC. Enzim organismemikro yang hidup dalam lingkungan dengan suhu tinggi mempunyai suhu optimum yang tinggi.

Sebagian besar enzim menjadi tidak aktif pada pemanasan sampai + 60oC. Ini disebabkan karena proses denaturasi enzim. Dalam beberapa keadaan, jika pemanaasan dihentikan dan enzim didinginkan kembali aktivitasnya akan pulih. Hal ini disebabkan oleh karena proses denaturasi masih reversible. pH dan zat-zat pelindung dapat mempengaruhi denaturasi pada pemanasan ini.

2.      PENGARUH KONSENTRASI ENZIM

Kecepatan rekasi enzim (v) berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (Enz). Makin besar jumlah enzim makin cepat reaksinya. Lihat pada gambar. Dalam reaksinya Enz akan mengadakan ikatan dengan substrat S dan membentuk kompleks enzim-substrat, Enzs. EnzS ini akan dipecah menjadi hasil reaksi P dan enzim bebas Enz.

Makin banyak Enz terbentuk, makin cepat reaksi ini berlangsung. Ini terjadi sampai batas tertentu.

3.      PENGARUH KONSENTRASI SUBSTRAT

Bila konsentrasi substrat (S) bertambah, sedangkan keadaan lainya tetap sama, kecepatan reaksi juga akan meningkat sampai suatu batas maksimum V. Pada titik maksimum ini enzim telah jenuh dengan subtrat. Seperti pada gambar. Pada titik-titik A dan B belum semua enzim bereaksi dengan subtrat, maka pada A dan B penambahan subtrat S akan menyebabkan jumlah EnzS bertambah dan kecepatan reaksi v akan bertambah, sesuai dengan penambahan S.Pada titik C semua enzim telah bereaksi denagn subtrat, sehingga penambahan S tidak akan menambah kecepatan reaksi, karena tidak ada lagi enzim bebas.

4.      PENGARUH FAKTOR-FAKTOR LAIN

Enzim dapat dirusak dengan pengocokan, penyinaran ultraviolet dan sinar-x, sinar-β dan sinar-γ. Untuk sebagian ini disebabkan karena oxidasi oleh peroxida yang dibentuk pada penyinaran tersebut. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh adanya inhibitor seperti obata-obatan dan sebagainya.

IV. KLASIFIKASI DAN TATA NAMA ENZIM

Fungsi klasifikasi adalah untuk menekan hubungan dan persamaan dengan cara yang tepat dan singkat. Usaha semula untuk menciptakan suatu sistem tata nama enzim-enzim menghasilkan susunan yang membingungkan dari nama-nama yang tidak pasti artinya dan umumnya tidak mempunyai keterangan apa-apa seperti emulsin, peptin dan zimase. enzim selanjutnya diberi nama subtratnyan dengan menambah akhiran “ase”. Jadi enzim-enzim yang memecahkan pati (amilon) disebut amilase; yang memecahkan lemak (lipos), lipase; dan yang bekerja pada protein, protease. Golongan enzim-enzim diberi nama oksidase, glikodase, dehidrogenase, dekarboksilase, dan sebagainya. Gambaran utama sistem IUB (Internasional Union of Biochemistry) untuk klasifikasi enzim sebagai berikut :

A. Reaksi-reaksi (dan enzim-enzim yang mengkatalisisnya) dibagi dalam 6 kelas utama, masing-masing kelas dengan 4-13 sub-kelas. 6 kelas utama itu tersusun dibawah ini dengan beberapa contoh sub-kelas yang penting. Nama yang terdapat dalam kurungan adalah nama biasa yang lebih dikenal.

B. Nama enzim mempunya 2 bagian. Yang pertama adalah nama substrat atau substrat-subtrat. Yang kedua, diakhiri dengan “ase”, menunjukan jenis reaksi yang dikatalisis. Akiran “ase” tidak lagi tercantum langsung pada nama substrat.

C. Keterangan tambahan, bila diperlukan untuk menjelaskan sifat reaksi, dapat didikuti kata atau kalimat yang diberi tanda kurung. Misalnya, enzim yang mengkatalisis reaksi L-malat+ NAD+ + piruvat + CO2 + NADH + H = dikenal sebagai enzim malat, dinamakan 1.1.137 L-malat: NAD oksidoreduktase (dekarboksilase).

D. Masing-masing enzim mempunyai nomer kade sistemik (E.C.). Nomer ini menunjukan jenis reaksi sebagai kelas (digit pertama), sub-kelas(digit kedua), dan sub-kelas (digit ketiga). Digit keempat adalah untuk nama enzim tertentu. Jadi, E.C. 2.7.1.1. menyatakan kelas 2 (transferase), subkelas 7 (pemindahan fosfat), sub-kelas 1 (suatu alkohol berfungsi sebagai akseptor fosfat). Digit yang terakhir menyatakan enzim, heksokinase, atau ATP : D-heksosa-6-fosfotransferase, suatu enzim yang mengkatalis pemindahan fosfat dari ATP kegugus hidroksil pada karbon 6 glikosa.

MEKANISME KERJA ENZIM

Prinsip umum

Pembicaraan tentang mekanisme yang digunakan untuk mempercepat kecepatan reaksi melalui 3 contoh yang akan diberikan : katalis asam dan basa pada umumnya, katalis oleh ion-ion logam, dan katalis oleh enzim yang mengandung piridoksal fosfat.

Katalisis asam-basa umum

Reaksi yang kecepatanya berubah-ubah akibat perubahan konsentrasi ion hidrogen atau konsentrasi ion hidronium dalam larutan, tetapi tidak tergantung pada konsentrasi asam atau basa lainya yang terdapat dalam larutan, dikatakan dapat mengalami katalisis asam spesifik atau katalisis basa spesifik. Reaksi yang kecepatanya tergantung pada semua asam dan basa yang terdapat dalam larutan dikatakan dapat menglami katalisis asam umum (general acid) atau katalisis basa umum (general base). Mutarotasi glukosa adalah salah satu rekasi yang tunduk pada katalisis asam-basa umum.

Peranan ion logam

Ion logam melaksanakan peranan katalisi dan struktural yang penting pada protein. Sebenarnya, lebih dari seperempat dari semua enzim yang dikenal mengandung ion logam yang berikatan erat atau memerlukan ion logam untuk beraktivitasnya. Fungsi ion logam ini diselidiki dengan cara fisika, lebih-lebihdengan kristalografi sinar-X, nuclearmagnetic (ESR). Keterangan ini digabungkan dengan pengetahuan pembentukan dan kerusakan kompleks logam dan reaksi dalam lingkaran koordinasi ion logam untuk memberi pengertian tentang peranan ion logam pada reksi yang dikatalisi oleh enzim.