Biokimia Enzim
Enzim
Tanpa enzim, metabolisme tidak akan berjalan melalui langkah yang teratur ataupun tidak akan berjalan dengan cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan sel. Dan sebenarnya, lintasan metabolisme seperti glikolisis tidak akan dapat terjadi tanpa enzim.
Pengertian Enzim
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Selulase adalah nama bagi semua enzim yang memutuskan ikatan glikosidik beta-1,4 di dalam selulosa, sedodekstrin, selobiosa, dan turunan selulosa lainnya. Selulase tidak dimiliki oleh manusia, karena itu manusia tidak dapat menguraikan selulosa. Tetapi hal ini dapat dilakukan oleh beberapa hewan seperti kambing, sapi, dan insekta seperti rayap karena dalam sistem pencernaannya mengandung bakteri dan protozoa yang menghasilkan enzim selulase yang akan menghidrolisis (mengurai) ikatan glikosidik beta-1,4. Oleh karena reaksi yang ditimbulkan selulase saat mengurai selulosa adalah hidrolisis, maka selulase diklasifikasikan ke dalam jenis enzim hidrolase.
Fungsi Biologis Enzim
Enzim mempunyai berbagai fungsi bioligis dalam tubuh organisme hidup. Enzim berperan dalam transduksi signal dan regulasi sel, sering kali melalui enzim kinase dan fosfatase. Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh, dengan miosin menghidrolisis ATP untuk menghasilkan kontraksi otot. ATP-aselainnya dalam membran sel umumnya adalah pompa ion yang terlibat dalam transpor aktif. Enzim juga terlibat dalam fungs-fungsi yang khas, seperti lusiferase yang menghasilkan cahaya pada kunang-kunang.
Salah satu fungsi penting enzim adalah pada sistem pencernaan hewan. Enzim seperti amilase dan protease memecah molekul yang besar (seperti pati danprotein) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap oleh usus. Molekul pati,sebagai contohnya, terlalu besar untuk diserap oleh usus, namun enzim akan menghidrolisis rantai pati menjadi molekul kecil seperti maltosa, yang akan dihidrolisis lebih jauh menjadi glukosa, sehingga dapat diserap. Enzim-enzim yang berbeda, mencerna zat-zat makanan yang berbeda pula. Pada hewan pemamah biak ,mikroorganisme dalam perut hewan tersebut menghasilkan enzim selulase yangdapat mengurai sel dinding selulosa tanaman. Beberapa enzim dapat bekerja bersama dalam urutan tertentu, dan menghasilan lintasan metabolisme. Dalam lintasan metabolisme, satu enzim akan membawa produk enzim lainnya sebagai substrat. Setelah reaksi katalitik terjadi, produk kemudian dihantarkan ke enzim lainnya. Kadang-kadang lebih dari satuenzim dapat mengatalisasi reaksi yang sama secara bersamaan. Enzim menentukan langkah-langkah apa saja yang terjadi dalam lintasan metabolisme ini. Tanpa enzim, metabolisme tidak akan berjalan melalui langkah yang teratur ataupun tidak akan berjalan dengan cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan sel. Dan sebenarnya, lintasan metabolisme seperti glikolisis tidak akan dapat terjadi tanpa enzim.
Faktor yang Memengaruhi Reaksi Enzimatik
Hubungan Laju Reaksi dengan Konsentrasi Enzim
Laju Reaksi dengan Konsentrasi Enzim Hubungan antara laju reaksi enzim dengan konsentrasi enzim adalah berbanding lurus. Semakin besar konsentrasi enzim, maka semakin cepat laju reaksi. Dapat dikatakan, pada konsentrasi enzim yang besar, peluang untuk substrat diolah oleh enzim menjadi semakin besar.
Namun, kadang-kadang terjadi penyimpangan dari persamaan ini, sehingga diperoleh garis agak melengkung. Biasanya, penyimpangan terjadi jika enzim yang dipelajari tidak berada dalam keadaan murni, sehingga mungkin terdapat senyawa-senyawa penghambat reaksi dalam jumlah yang sangat kecil. Sebaliknya,penyimpangan juga terdapat dalam sediaan enzim dengan kemurniaan yang sangat tinggi. Dalam keadaan ini, penyimpangan disebabkan oleh senyawa pengaktif (aktivator).
Hubungan antara Aktivitas Enzim dengan pH
Setiap enzim memiliki pH optimum untuk dapat membantu reaksi kimia.Sebagai contoh, pepsin dan rennin yang dihasilkan oleh lambung bekerja efektif pada pH asam, sedangkan enterokinase dan sekretin yang terdpat di duodenum bekerja pada pH basa. Kurva hubungan antara pH dengan laju reaksi suatu enzim biasanya menghasilkan gambar seperti lonceng,
Pada kurva di atas, dapat dilihat adanya nilai pH tertentu, yang memungkinkan enzim bekerja maksimum. pH tersebut dinamakan pH optimum.Dalam lingkungan keasaman seperti itu, protein enzim mengambil srtuktur 3dimensi enzim mengambil struktur 3 dimensi yang tepat, sehingga ia dapat mengikat dan mengolah substrat dengan kecepatan setinggi-tingginya. Di luar pH optimum tersebut, struktur 3 dimensi enzim mulai berubah, akibatnya proseskatalis tidak berjalan dengan optimum. Dapat dikatakan molekul enzim telah berubah dan dapat disebut bahwa enzim mengalami denaturasi.
Namun, apabila nilai pH tersebut dikembalikan kepada nilai optimum,misalnya dengan cara mendialisis campuran tersebut, beberapa enzim akan pulih kembali aktivitasnya atau mengalami renaturasi.
Hubungan Suhu dengan Reaksi Enzimatik
Pada umumnya peningkatan suhu dapat meningkatkan kelajuan reaksi kimia.Jika reaksi tersebut dilangsungkan dalam berbagai suhu, kurva hubungan tersebut akan menunjukkan suhu tertentu, yang menghasilkan laju reaksi yang maksimum. Dengan demikian, dalam hal ini juga ada kondisi optimum, yang disebut sebagai suhu optimum.Pada gambar tampak bahwa di luar suhu optimum, laju reaksi enzimatik selalu lebih rendah. Makin besar perbedaan suhu reaksi dengan suhu optimum,makin rendah laju reaksi. Akan tetapi, keadaan yang menyebabkan rendahnya suhudi luar suhu optimum berbeda antara suhu yang lebih rendah dengan suhu yang lebih tinggi.
Dalam keadaan sebenarnya, pada makhluk hidup dalam suatu saat tertentu jumlah suatu enzim nisbi tetap, sedangkan jumlah substrat yang harus diolah berubah-ubah sesuai dengan proses metabolisme. Hubungan tersebut menjadi sasaran pengendalian metabolisme. Kontrol atau pengendalian tersebut dapat terjadi baik secara buatan dengan menggunakan berbagai senyawa penghambat atau inhibitor dari luar, maupun secara alamiah dalam pengendalian laju metabolisme.
Penghambat Kerja Enzim
Enzim selain dapat diaktifkan, juga dapat dihambat oleh berbagai faktor dan senyawa. Ada senyawa yang dapat menghambat kerja enzim yang disebut penghambat atau inhibitor. Sebaliknya, senyawa yang berperan dalam mengaktifkan enzim disebut aktivator.Banyak senyawa yang dapat menghambat reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Penghamabatan atau inhibisi tersebut dapat dibagi dalam dua macam. Pertama, penghambatan terjadi dengan cara terpulihkan atau reversibel dan yang kedua terjadi dengan cara yang tidak terpulihkan atau irreversibel. Dalam inhibisi reversibel, interaksi antara molekul inhibitor dengan molekul enzim tidaklah sampai membentuk ikatan kimia yang menetap. Penghambatan ini akan lenyap jika senyawa penghambat tersingkir dari lingkungan enzim. Sedangkan inhibisi irreversibel terjadi ikatan yang menetap anatara enzim dengan inhibitor, sehingga enzim tidak dapat lagi mengikat maupun mengolah substrat. Hal tersebut disebabkan oleh terjadinya suatu reaksi kimia yang menyebabkan pembentukan ikatan kovalen antara enzim dan inhibitor.
Hidrolisis Enzimatik Selulosa
Enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi, salah satunya adalah produk hidrolisis. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.