Cara Kerja Enzim

Diposting pada

Pengertian Enzim

Enzim dalam tubuh ternyata mempunyai peranan sangat penting. Melalui dengan mekanisme ataupun cara kerja dengan tersusun sedemikian rumitnya, enzim itu bekerja dalam mempengaruhi proses dari pencernaan setiap makanan yang di konsumsi. Tanpa adanya enzim-enzim itu, makanan membutuhkan waktu cerna sangat lama sehingga bisa diserap sarinya kemudian dipakai  menopang metabolisme tubuh.

Cara Kerja Enzim

Sebagian besar enzim itu bekerja dengan khas yakni setiap jenis enzim hanya bisa bekerja di satu jenis senyawa. Ini disebabkan karena perbedaan struktur kimia pada setiap enzim yang memiliki sifat tetap. Adapun perbedaan struktur kimia masing-masing enzim itu sedikit banyak memiliki pengaruh dengan bagaimana cara kerja enzim itu sebagai biokatalisator pada proses pencernaan makanan.


SifaS sifat Enzim


  1. Enzim Adalah Protein

Sebagai protein enzim memiliki sifat seperti protein, yaitu sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, seperti suhu, pH, konsentrasi substrat). Jika lingkungannya tidak sesuai, maka enzim akan rusak atau tidak dapat bekerja dengan baik.


  1. Bekerja Secara Khusus/Spesifik

Setiap enzim memiliki sisi aktif yang sesuai hanya dengan satu jenis substrat, artinya setiap enzim hanya dapat bekerja pada satu substrat yang cocok dengan sisi aktifnya.


  1. Berfungsi Sebagai Katalis

Meningkatkan kecepatan reaksi kimia tanpa merubah produk yang diharapkan tanpa ikut bereaksi dengan substratnya, dengan demikian energi yang dibutuhkan untuk menguraikan suatu substrat menjadi lebih sedikit.


  1. Diperlukan Dalam Jumlah Sedikit

Reaksi enzimatis dalam metabolisme hanya membutuhkan sedikit sekali enzim untuk setiap kali reaksi.


  1. Bekerja Bolak-Balik

Enzim tidak mempengaruhi arah reaksi, sehingga dapat bekerja dua arah (bolak-balik). Artinya enzim dapat menguraikan substrat menjadi senyawa sederhana, dan sebaliknya enzim juga dapat menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu.


Klasifikasi Enzim

Enzim dapat digolongkan berdasarkan tempat bekerjanya, substrat yang dikatalisis, daya katalisisnya, dan cara terbentuknya.

Penggolongan enzim berdasarkan tempat bekerjanya


  • 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.


  • 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.

Penggolongan enzim berdasarkan daya katalisis


  • Oksidoreduktase

Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan hidrogen peroksidase (katalase). Ada beberapa macam enzim electron transfer oksidase, yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase.


  • Transferase

Transferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut:

  1. Transaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan amina.
  2. Transfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan fosfat.
  3. Transasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil.

  • Hidrolase

Enzim ini mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah:

  1. Karboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan ester karboksil.
  2. Lipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida).
  3. Peptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan polipeptida.

  • Liase

Enzim ini berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah:

  1. L malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan air dari malat sehingga dihasilkan fumarat.
  2. Dekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan gugus karboksil.

  • Isomerase

Isomerase meliputi enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi, yaitu:

  1. Rasemase, merubah l-alanin D-alanin
  2. Epimerase, merubah D-ribulosa-5-fosfat  D-xylulosa-5-fosfat
  3. Cis-trans isomerase, merubah transmetinal cisrentolal
  4. Intramolekul ketol isomerase, merubah D-gliseraldehid-3-fosfat dihidroksi aseton fosfat
  5. Intramolekul transferase atau mutase, merubah metilmalonil-CoA suksinil-CoA
Baca Juga :  Enzim adalah

  • Ligase

Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat, sebagai contoh adalah enzim asetat=CoASH ligase yang mengkatalisis rekasi sebagai berikut:

Asetat + CoA-SH + ATP  Asetil CoA + AMP + P-P


  • Enzim Lain Dengan Tatanama Berbeda

Ada beberapa enzim yang penamaannya tidak menurut cara di atas, misalnya enzim pepsin, triosin, dan sebagainya serta enzim yang termasuk enzim permease. Permease adalah enzim yang berperan dalam menentukan sifat selektif permiabel dari membran sel.

Penggolongan enzim berdasar cara terbentuknya


  • Enzim Konstitutif

Di dalam sel terdapat enzim yang merupakan bagian dari susunan sel normal, sehingga enzim tersebut selalu ada umumnya dalam jumlah tetap pada sel hidup. Walaupun demikian ada enzim yang jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya enzim amilase. Sedangkan enzim-enzim yang berperan dalam proses respirasi jumlahnya tidak dipengaruhi oleh kadar substratnya.


  • Enzim Adaptif

Perubahan lingkungan mikroba dapat menginduksi terbentuknya enzim tertentu. Induksi menyebabkan kecepatan sintesis suatu enzim dapat dirangsang sampai beberapa ribu kali. Enzim adaptif adalah enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat. Sebagai contoh adalah enzim beta galaktosidase yang dihasilkan oleh bakteri E.coli yang ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa. Mulamula E. coli tidak dapat menggunakan laktosa sehingga awalnya tidak nampak adanya pertumbuhan (fase lag/fase adaptasi panjang) setelah beberapa waktu baru menampakkan pertumbuhan. Selama fase lag tersebut E. colimembentuk enzim beta galaktosidase yang digunakan untuk merombak laktosa.


Mekanisme Cara Kerja Enzim

Cara kerja enzim sebagai biokatalisator dilaksanakan melalui percepatan reaksi dengan cara menurunkan energi yang dibutuhkan dengan berlangsungnya reaksi kimia pada sel hidup. Zat yang akan dikatalis oleh enzim dikenal substrat. Substrat berikatan dengan enzim di daerah dikenal sisi aktif. Sisi aktif enzim hanya bisa berikatan pada substrat tertentu. Sehingga, enzim bekerja spesifik dan 1 jenis enzim hanya dapat terlibat pada satu jenis reaksi.

Cara kerja enzim itu terbilang unik, walaupun enzim ikut serta pada reaksi dan juga mengalami perubahan fisik selama reaksi berlangsung, enzim tetap akan kembali pada keadaan semula apabila proses reaksi sudah selesai. Proses dan cara kerja enzim dalam tubuh dapat menghasilkan senyawa intermediat di reaksi organik dengan energi yang rendah. Enzim akan merangsang laju reaksi kimia tersebut dengan pembentukan kompleks dan juga substrat sehingga bisa menekan energi aktivasi yang dibutuhkan oleh tubuh pada reaksi biokimia.

Untuk lebih jelas, mekanisme cara kerja enzim bisa dijelaskan pada alur berikut ini:

  • Menciptakan lingkungan yang transisinya bisa terstabilisasi guna menurunkan energi aktivasi, misalnya mengubah substrat.
  • Meminimalkan energi transisi dengan cara membuat lingkungan reaksi yang terdistribusi muatan berlawanan dan dengan tidak mengubah bentuk dari substrat sedikit pun.
  • Melalui pembentukan dari lintasan reaksi alternatif.
  • Menggiring substrat ke orientasi yang pas agar bereaksi dengan cara menurunkan entropi reaksi.

Jika ditinjau dari cara kerja enzim, bagian enzim aktif sebagai katalis akan dianggap mempunyai gugus prostetik dengan bentuk yang sangat spesifik yang hanya bisa bereaksi dengan molekul yang memiliki bentuk yang spesifik juga. Dengan anggapan itulah, sebagian ahli mengambil hipotesis kalau cara kerja enzim itu sesuai dengan teori kunci dan gembok atau dikenal lock and key yang dipopulerkan Emil Fischer, serta dari teori teori induksi pas atau dikenal induced fit dipopulerkan Daniel Kashland. 1. Teori Lock and Key.


Ekstraksi Enzim

Enzim  dapat didapatkan secara murni melalui ekstraksi. Bebrapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya mendeterminasikan enzim yang tidak diketahui dalam bahan.  Jika seorang akan mengekstraksi suatu enzim ada dua hal yang mesti dipertanyakan karena menyangkut tentang pengaturan eksraksi. Yaitu:

  1. Apa yang harus diisolasi?
  2. Mengapa harus mencoba mengisolasi?

Minimal dengan dua pertanyaan ini, seseorang bisa merancang desain ekstraksinya. Menyangkut pertanyaan pertama, berikut ini beberapa jawaban yang relevan antara lain beberapa enzim yang tidak diketahui sangat penting dalam aktivitas metabolisme, enzim tertentu hanya diproduksi secara spesifik oleh sel tubuh tertentu, dan semua kejadian kimiawi dalam tubuh organism memiliki karakter tersendiri. Alasan- alasan yang bisa menjawab diantaranya untuk memurnikan sejumlah enzim bisa dilakukan sebagian atau keseluruhan, lebih khusus lagi untuk menyediakan bahan yang cukup diizinkan untuk melakukan pengecekan struktur enzim, produkzi dengan jumlah enzim yang maksimal dapat digunakan untuk kepentingan yang akan datang dan tes biologi yang lebih ekstensif.

Baca Juga :  Pengertian Subtrat

Pemekatan Enzim

Pemekatan enzim dilakukan untuk memisahkan konsentrat protein dari komponen biomolekul lainnya diantaranya karbohidrat, lemak dan asam nukleat. Ada dua metode pemekatan enzim yaitu analitik dan preparatif (penyiapan). Metode analitik menggunakan pengendapan asam (misalnya asam trikloroasetat),pengendapan organik (misalnya aseton atau etanol), dan imunopresipitasi yang dapat menyebabkan denaturasi protein.  Metode preparatif bertujuan untuk tetap mempertahankan aktifitas enzim, misalnya menggunakan garam, pelarut organik,polimer organik, ultrafiltrasi dan liofilisasi (Bollag dan Edelstein, 1991).


Faktor Yang Mempengaruhi Enzim


  • Suhu

Enzim terdiri atas molekul-molekul protein. Oleh karena itu, enzim masih tetap mempuyai sifat protein yang kerjanyas dipengaruhi oleh suhu. Enzim dapat bekerja optimum pada kisaran suhu tertentu, yaitu sekitar suhu 400 C. Pada suhu 00 C, enzim tidak aktif. Jika suhunya dinaikkan, enzim akan mulai aktif. Jika suhunya dinaikkan lebih tinggi lagi sampai batas sekitar 40 – 500 C, enzim akan bekerja lebih aktif lagi.


  • Derajat Keasaman (pH)

Enzim bekerja pada pH tertentu, umumnya pada netral, kecuali beberapa jenis enjim yang bekerja pada suasana asam atau suasana basa. Jika enzim yang bekerja optimum pada suasana netral ditempatkan pada suasana basa ataupun asam, enzim tersebut tidak akan bekerja atau bahkan rusak. Begitu juga sebaliknya, jila suatu enzim bekerja optimal pada suasana basa atau asam tetapi ditempatkan pada keadaan asam atau bas, enzimtersebut akan rusak.
Sebagai contohnya, enzim pepsin yang terdpat di dalam lambung, efektif bekerja pada pH rendah


  • Inhibitor

Hal lain yang mempengaruhi kerja enzim adalah feed back inhibitor. Feed back inhibitor adalah keadaan pada saat substansi hasil (produk) kerja enzim yang terakumulasi dalam jumlah yang berlebihan akan menghambat kerja enzim yang bersangkutan.


  • Konsentrasi Substrat

Mekanisme kerja enzim juga ditentukan oleh jumlah atau konsentrasi substrat yang tersedia. Jika jumlah substratnya sedikit, kecepatan kerja enzim juga rendah. Sebaliknya, jika jumlah substrat yang tersedia banyak, kerja enzim juga cepat. Pada keadaan substrat berlebih, kerja enzim tidak sampai menurun tetapi konstan.


Sifat Mengatur Sendiri Dari Enzim

Beberapa sistim multi enzim mempunyai sifat untuk mengatur sendiri kecepatan reaksinya, dimana kadang produk akhir dapat menjadi inhibitor untuk reaksi awal, kecepatan keseluruhan reaksi sangat bergantung pada konsentrsi produk akhir. Untuk konversi dari L-treonin ke L-isoleusin mempunyai lima tahap reaksi dengan menggunakan lima jenis enzim yang berbeda.


  1. Konversi dari L-treonin ke L-isoleusin

Jika L-isoleusin  terdapat dalam konsentrasi yang tinggi  dalam sistim, maka reaksi langkah pertama akan dihambat.

Pada kebanyakan reaksi enzim, sistim pengaturan diri sendiri, basanya enzim yang mengkatalisis reaksi tahap pertama dihambat olh hasil metabolisme tahap akhir, enzim ini dikenal sebagai enzim alosterik dan metabolit dan yang menghambat disebut efektor atau modulator.

Sebagian besar enzim yang diatur secara alosterik dibangun dari dua atau lebih rantai atau subunit polipeptida. Setiap subunit mempunyai tempat aktifnya sendir, dan tempat alosterik umumnya berlokasi di mana subunit-subunit itu menyatu. Keseluruhan kompleks akan berganti-ganti di antara dua keadaan konformasi, satu keadan secara katalitik aktif dan yang satunya lagi inaktif. Pengikatan activator ke suatu tempat alosterik akan mengstabilkan konformasi yang mempunyai  tempat aktif yang fungsional, sementara pengikatan inhibitor alosterik akan mengstabilkan bentuk inaktif enzim tersebut.

Daerah kontak antqara subunit-subunit  suatu enzim alosterik berhubunga sedemikian rupa sehingga perubahan konformasi dalam satu subunit akan diteruskan atau ditransmisikan ke semua subunit lainnya. Melalui interaksi subunit-subunit ini, suatu molekul aktivator atau inhibitor tunggal yang berikatan dengan salah satu tempat alosterik itu akan mempengaruhi tempat aktif semua sub unit.


  1. Pengaturan Alostrik

Pengaturan alosterik bagian a sebagian besar enzim alosterik  tersusun dari dua atau lebih subunit polipeptida yang masing-masing memiliki  tempat aktif. Enzim ini akan berganti-ganti di antara dua keadaan konformasi, aktif dan inaktif. Jauh dari tempat aktif terdapat tempat alosterik, reseptor spesifik untuk pengaturan enzim itu, yang dapat berfungsi sebagai activator atau sebagai inhibitor.

Baca Juga :  Fungsi Komnas Ham

Fraksinasi Enzim

Fraksinasi merupakan tahap akhir dalam pemurnian enzim, yang bertujuan untuk memisahkan enzim dari protein non enzim lainnya. Metode fraksinasi umum untuk pemurnian enzim, meliputi kromatografi kolom dan elektroforesis.

Elektroforesis adalah suatu teknik untuk memisahkan molekul-molekul berdasarkan muatan dan berat molekul. Elektroforesis  gel  poliakrilamid  (PAGE  =  Poly  Acrylamide  Gel Electrophoresis) merupakan metode yang sering digunakan dalam analisis sampelbiologis  karena  kemampuannya  dalam  memisahkan  campuran protein  yangkompleks  dengan  baik  dan  resolusi  yang  tinggi (Bollag  dan  Edelstein,  1991). Elektroforesis pada  gel  poliakrilamida  adalah  metode  yang  paling  sering digunakan untuk karakterisasi protein dan campuran protein, karena prosedur  inirelatif cepat dan sensitif. Elektroforesis  didefnisikan  sebagai  perpindahan partikel-partikel  bermuatan karena  pengaruh  muatan  medan  listrik.

Mekanisme  pada  elektroforesis  gel poliakrilamida  sodium  dodesil  sulfat  (SDS-PAGE)  adalah  protein  akan bereaksi dengan  SDS  yang merupakan  deterjen  anionik membentuk  kompleks  berikatan dengan  SDS.    Kompleks  protein  yang  bermuatan  negatif  ini  kemudian  akan terpisahkan  berdasarkan   muatan  dan  ukurannya  secara  elektroforesis  di  dalam matriks  gel.    Berat molekul  protein  dapat  diukur menggunakan  protein  standar yang  telah  diketahui  berat  molekulnya    dengan  cara  membandingkan  nilai mobilitas relatifnya (Rf) (Bollag dan Edelstein 1991).


Strategi Purifikasi Enzim

Secara ringkas enzim memiliki startegi untuk pemurniannya. Di bawah ini merupakan skema untuk memurnikan enzim:

enzim

  • Sumber

Sumber untuk medapatkan suatu enzim begitu melimpah di muka bumi ini. Misalkan kelenjar laktasi mamalia merupakan sumber yang bagus untuk asetil KoA karboksilase dan ginjal adalah sumber terbaik untuk mendapatkan enzim hidrolase semacam alkalin fosfat. Selain itu pada E. Coli dapat digunakan untuk mensintesis beta galaktosidase.

Memang tidak semua bahan itu bisa disediakan dengan mudah mengingat kondisi gegografi dan ekonomi suatu tempat. Namun hal ini bisa disiasati dengan mengeksplorasi dari hewan-hewan laut khususnya untuk medapatkan jumlah yang besar. Sumber yang sudah ditentukan lalu dilakukan homogenisasi sebagian atau pemecahan subseluler (organel sel). Hal ini akan mendapatkan purifikasi organel. Jika sumber bahan dilakukan homogenisasi total maka akan langsung mendapatkan ekstrak.


  • Homogenisasi

Homogenisasi bertujuan untuk memecah sel dan mengekstrak isi yang dikandungnya. Pilihan metode bergantung pada jenis jaringan atau organism yang digunakan sebagai sumber enzim. Sebagai contoh jaringan mamalia pada kenyataannya lebih mudah untuk dihomogenisasi daripada organisme lain. Jaringan diambil sebagian kecil lalu dihomogenisasi dengan memutar pestle Teflon pada gelas mortar atau dengan blender berkecepatan tinggi. Bagian sel yang penting untuk diambil berupa lisosom.

Organel ini mengandung sejumlah enzim hidrolase seperti protease. Adapun tekanan yang digunakan sebagai teknik homogenisasi bergantung pada besar kesilnya sampel yang digunakan. Selama homogenisasi bisa menghilangkan vakuola yang dapat menyebabkan kerusakan pada enzim. Sehingga perlu ditambahkan buffer yang dapat mencegah kerusakan. Pada sumber enzim dari tumbuhan mengandung sejumlah senyawa fenol yang memiliki pigment gelap. Hal ini dapat menganggu sehingga pigmen dapat dihilangkan dengan diadsorpsi pada polimer polivinilpirolidon.


  • Metode Separasi

Kesuksesan dari pemisahan enzim dapat ditentukan melalui ukuran, jumlah, kelarutan, dan posisi bagian ikatan enzim. Berikut ini beberapa contoh metode yang digunakan: jika mengacu pada ukuran atau massa maka yang digunakan ialah metode centrifugasi, gel filtrasi, dan dialysis atau ultrafiltration dengan skala pada umumnya kecil. Selanjutnya jika yang menjadi acuan kepolarannya maka dapat digunakan metode ion-exchange chromatography, chromatofocusing, ekeltroforesis, isoelektric focusing, dan hydrophobic chromatography dengan skala yang ditargetkan biasanya skala kecil.

Lalu jika yang menjadi pokok adalah kelarutannya maka  metode yang dilakukan change in pH, change in ionic strength, dan penurunan dielektrik konstan dengan skalanya biasanya besar. Terakhir jika yang menjadi acuan adalah struktur enzimnya maka metode yang digunakan berupa afnitas kromatografi, afnitas elution, dye-ligand chromatography, immunoadsorption, dan covalent chromatography dengan target skala biasanya kecil.


demikianlaha artikel dari dunia.pendidikan.co.id mengenai Cara Kerja Enzim : Pengertian, Sifat, Klasifikasi, Mekanisme, Cara Kerja, Ekstraksi, Pemekatan, Faktor Yang Mempengaruhi, Sifat Mengatur, Fraksinasi, Strategi Purifikasi, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.