BAB I PENDAHULUAN
A. LATA LATAR R BEL BELAK AKAN ANG G
Beberapa jenis molekul dapat mempengaruhi aktivitas enzim. Aktivitas dari enzim enz im dap dapat at dip dipeng engaru aruhi hi ole oleh h beb beberap erapaa jen jenis is mol moleku ekul, l, sal salah ah satu satunya nya ada adalah lah inhibi inh ibitor tor.. Inh Inhibi ibitor tor mer merupa upakan kan sua suatu tu sen senyaw yawaa yan yang g dap dapat at men mengh ghamb ambat at ata atau u menurunkan laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Inhibitor irreversibel atau tidak dapat balik balik,, diman dimanaa setelah inhibitor inhibitor mengi mengikat kat enzim enzim,, inhib inhibitor itor tidak dapat dipisahkan dari sisi aktif enzim. Keadaan ini menyebabkan enzim tidak dapat mengikat substrat atau inhibitor merusak beberapa komponen (gugus fungsi) pada sisi katalitik molekul enzim. Sedangakan inhibitor reversibel atau dapat balik, bekerja dengan mengikat sisi aktif enzim melalui reaksi reversibel dan inhibitor ini dapat dipisahkan atau dilepaskan kembali dari ikatannya. Inhibitor dapat balik terd te rdir irii da dari ri ti tiga ga jen jenis, is, ya yait itu u in inhi hibi bito torr ya yang ng be beke kerj rjaa sec secar araa ko komp mpet etiti itif, f, no nonnkompetitif, dan un-kompetitif. Sehingga dilakukan percobaan pengaruh inhibitor terhadap aktivitas enzim dengan deng an tujua tujuan n untu untuk k meng mengetahui etahui pengaruh inhibitor terhadap aktiv aktivitas itas enzim enzim.. Dima Di mana na da dala lam m pe perc rcob obaan aan pe peng ngaru aruh h in inhi hibi bito torr te terh rhad adap ap ak akti tivi vita tass en enzim zim in ini, i, diguna dig unakan kan inh inhibi ibitor tor kom kompet petiti itiff yai yaitu tu mal malona onat. t. Dal Dalam am hal ini mal malona onatt yan yang g menginhibisi reaksi yang dikatalisis oleh enzim suksinat dehidrogenase. Unsur-unsur kimia pada sel hidup mengalami berbagai proses dan reaksi. Pada setiap reaksi kimia organik dibutuhkan katalisator untuk mempercepat reaksi kimia. Enzim memiliki fungsi sebagai biokatalisator yaitu mempercepat proses suatu reaksi kimia tanpa ikut terlibat terlibat dalam reaksi tersebut. Maksudnya, Maksudnya, enzim tidak ikut berubah menjadi produk melainkan akan kembali ke bentuk asalnya setelah reaksi kimia selesai. Enzim mengubah molekul awal zat, substrat, menjadi hasil reaksi yang molekulnya berbeda dari molekul awal (produk). Enzim merupakan zat yang paling menarik dan penting di alam. Pertama, sangat penting untuk menyadari bahwa enzim bukanlah benda hidup. Mereka
1
benda mati, sama seperti mineral. Tapi juga tidak seperti mineral, mereka dibuat oleh sel hidup. Enzim adalah benda tak hidup yang diproduksi oleh sel hidup. Horm Hormon on adal adalah ah zat zat kimi kimiaw awii yang yang diha dihasi silk lkan an tubu tubuh h secara secara alami alami.. Begi Begitu tu dikeluakan, hormon akan dialirkan oleh dara menuju berbagai jaringan sel dan menimbulkan efek tertentu sesuai dengan fungsinya masing-masing. Oleh karena itu, enzim sudah tidak diragukan memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan. Tidak hanya dalam kehidupan manusia, tetapi bagi hewan hewan dan tumbuh tumbuhan. an. Bahkan Bahkan bisa bisa dikatak dikatakan an bahwa bahwa enzim enzim berper berperan an pentin penting g dalam kelangsungan alam ini.
B. RUMU RUMUSA SAN N MAS MASAL ALAH AH
1. Sebutk Sebutkan an dan dan jela jelaskan skan fungsi fungsi enzim! enzim! 2. Sebutk Sebutkan an dan dan jelask jelaskan an sifat sifat umum umum enzim enzim!! 3. Sebutkan Sebutkan dan dan jelaskan jelaskan peranan peranan tiga hal hal yang diperlu diperlukan kan untuk untuk metabolis metabolism m dalam tubuh (bahan makanan, enzim dan hormone)! 4. Jelaska Jelaskan n meka mekanis nisme me kerj kerjaa hormo hormone! ne! 5. Jelaskan Jelaskan kelenjar kelenjar endokrim endokrim yang yang menghasil menghasilkan kan hormone hormone di di dalam tubuh! tubuh!
C. TUJUAN
Memahami dan dapat menjelaskan mengenai enzim dan hormone seperti fung fungsi si enzi enzim, m, sifa sifatt umum umum enzi enzim, m, pera perana nan n enzi enzim m dan dan horm hormon onee untu untuk k metabolisme dalam tubuh, tubuh, mekanisme kerja hormone, dan kelenjar endokrin yang menghasilkan hormone dalam tubuh.
2
BAB II ISI
A. FUNGSI ENZIM
Enzim adalah senyawa organic termasuk protein. Banyak enzim yang mempunyai gugus bukan protein jadi termasuk golongan protein majemuk. Enzim semacam ini (holoenzim) terdiri atas protein (apoenzim) dan gugus bukan protein (kofaktor). Gugus bukan protein ini yang terikat kuat disebut gugus prostetik sedangkan yang mudah dipisahkan disebut koenzim. Enzim merupakan substansi penting dalams setiap reaksi kimia dalam sel. Orang yang pertama menemukan enzim adalah Edward dan Hans Buchner. Oleh karena enzim dapat mempercepat reaksi kimia, berarti enzim merupakan rekasi katalis. Enzim merupakan katalisator organic dan dibuat dalam sel makhluk hidup sehingga enzim disebut juga biokatalisator. Fungsi Enzim yaitu sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel makhluk hidup. Enzim berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien dan mempunyai derajat yang tinggi. Fungsi enzim secara spesifik adalah : 1. Enzim Ptialin Enzim pencernaan manusia ini berada di dalam rongga mulut, tepatnya di kelenjar ludah. Enzim ptialin dihasilkan oleh glandula parotis yang juga berada di sekitar kelenjar ludah. Enzim ptyalin memiliki fungsi mengubah amilum atau zat tepung menjadi glukosa sebagai bahan dasar energi manusia. 2. Enzim Pepsin
3
Enzim pepsin berada di dalam lambung (ventrikulus) manusia. Enzim pepsin memiliki fungsi merubah protein yang diserap tubuh menjadi pepton. 3. Enzim Renin Sama seperti enzim peptin, enzim renin juga berada di dalam lambung. Enzim renin memiliki fungsi untuk mengendapkan kasein yang ada di dalam susu. 4. Enzim Lipase Enzim lipase juga dihasilkan melalui dinding lambung yang bersifat sangat asam. Enzim ini dikeluarkan bersama dengan pepsin da 5. Enzim Amilase Enzim ini dihasilkan oleh getah pankreas, bersama dengan enzim lipase dan tripsin. Enzim amilase memiliki kemampuan untuk mempercepat reaksi perubahan amilum menjadi maltosa. 6. Enzim Tripsin Enzim tripsin dapat mengubah pepton menjadi senyawa dipeptida, yang lebih mudah diserap tubuh dan dicerna. 7. Enzim Sakrase Berperan dalam mengubah atau menguraikan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Enzim sakrase dikeluarkan melalui getah usus halus manusia. 8. Enzim Maltase Memasuki usus halus, yang kondisinya sangat berbeda dengan lambung membuat sifat enzim yang berada di dalamnya juga tidak
4
sama. Enzim maltase mempunyai kemampuan mengubah maltose menjadi glukosa, sehingga lebih mudah direaksikan secara kimiawi oleh tubuh untuk diserap sebagai sumber energi. 9. Enzim Isomaltase Selain maltase, adapula enzim isomaltase, yang juga dihasilkan melalui getah usus. Enzim isomaltase mempunyai kelebihan khusus, yaitu mengubah zat maltosa menjadi komaltosa yang susunannya lebih sederhana. 10. Enzim Laktase Enzim mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Kedua zat yang dihasilkan tersebut, struktur kimianya lebih simpel dan lebih mudah diterima sebagai nutrisi tubuh manusia. 11. Enzim Peptidase Dikeluarkan bersama getah usus halus (intestinum), peptidase mampu menguraikan ikatan peptida yang cukup kokoh menjadi asam amino (protein) 12. Enzim Ribonuklease Berperan dalam proses replikasi DNA. Enzim ribonuklease dapat menghidrolisis RNA. Enzim ribonukease juga dapat memisahkan ikatan fosfat yang saling menghubungkan nukleotida
B. SIFAT UMUM ENZIM
Beberapa sifat umum enzim adalah sebagai berikut. 1. Enzim aktif dalam jumlah yang sangat kecil. Parameter pengukurannya adalah angka turnover, yaitu banyaknya molekul substrat yang diubah
5
menjadi produk tiap menit oleh 1 gram mol enzim. Dalam reaksi biokomia hanya diperlukan sejumlah kecil enzim guna mengubah substrat yang banyak. 2. Enzim adalah katalis mumi. tidak terpengaruh oleh reaksi yang dipercepatnya. Karena sifat protein dari enzim, aktivitasnya dipengaruhi oleh temperatur, pH dan lain - lain. Pada kondisi yang dianggap tidak optimum, suatu enzim merupakan senyawa relatif tidak stabil dan dipengaruhi oleh reaksi yang dikaliskan. 3. Meskipun enzim mcmpercepat reaksi, tetapi enzim tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi yang terjadi. Harap diperhatikan bahwa reaksi dalam sel umumnya bersifat bolak – balik 4. Kerja katalis enzim spesifik. artinya untuk substrat tertentu diperlukan enzim tertentu pula. 5. Beberapa macam enzim dapat bekerja terhadap substrat tertentu dan menghasilkan produk yang sama. Kelompok enzim semacam ini disebut isozim atau isoenzim. Keuntungan adanya isozim adalah masing – masing jenis enzim dapat memberikan tanggapan yang berbeda dalam lingkungan yang berbeda. Isozim dapat terdapat pada sel yang berbeda, atau pada sel yang sama. C.
PERANAN BAHAN MAKANAN, ENZIM DAN HORMON DALAM METABOLISME
a.
Peran enzim dalam metabolisme Reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari
luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas
6
produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi.
Selain itu, enzim
menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.selain itu enzim juga berperan dalam diagnosa tubuh antara lain: 1.
Enzim sebagai petanda (marker ) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu. Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:
a. Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah. b. Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme. c. Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain. 2.
Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:
a. Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat. b. Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesteroloksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.
7
c. Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain. 3.
Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:
a. Pada teknik imunoenzimatik ELISA ( Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodisenyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase. b. Pada teknik EMIT ( Enzim Multiplied Immunochemistry Test ), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.
b.
Peran Hormon dalam metabolisme Hormon merupakan suatu zat kimia yang diproduksi tubuh secara spesifik dan berperan mengatur berbagai proses fisiologis tubuh yang menentukan siapa kita, dimulai dari pertumbuhan, reproduksi metabolisme yang membuat kita tetap hidup. Tidak ada yang tahu berapa banyak hormon yang diproduksi tubuh, sebagai contoh kelenjar adrenal saja menghasilkan lebih dari 25 jenis hormon penting.
8
Hormon yang berperan dalam metabolism adalah hormone Insulin yang sering dikaitkan sebagai penyebab diabetes, berfungsi mengatur gula darah dan penyerapannya oleh jaringan sel untuk dijadikan bahan bakar utama. Proses pembakaran kalori tersebut diatur oleh hormon tiroksin yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid. Keseimbangan kalsium di dalam darah yang fungsinya sangat penting dalam reaksi kimia tubuh dan kontraksi otot dan jantung dikendalikan oleh hormon paratiroid (PTH).
c. Peran Bahan Makanan dalam metabolisme Makanan bergizi adalah makanan yang mengandung zat-zat yang dibutuhkan oleh tubuh. Zat-zat tersebut meliputi karbohidrat, lemak, protein, vitamin, mineral, dan air. Setiap zat tersebut memiliki peran yang sangat penting di dalam tubuh. Karbohidrat dan lemak berfungsi sebagai sumber tenaga. Protein berfungsi sebagai zat pembangun dan pengganti sel tubuh yang rusak. Air, mineral, dan vitamin berfungsi sebagi zat pengatur. Setiap hari kita selalu membutuhkan energi atau tenaga untuk melakukan kegiatan. Oleh karena itu, kita harus cukup makan untuk mendapatkan energi. Makanan yang kita makan harus bergizi dan seimbang. 1.
Makanan Bergizi
Makanan bergizi sebagai sumber energi, bahan pembangun, pelindung tubuh, dan pengatur tubuh. Oleh karena itu, untuk memenuhi beberapa fungsi tersebut, kita harus makan makanan yang bergizi. Makanan yang bergizi yaitu makanan yang mengandung zat-zat yang diperlukan oleh tubuh. Adapun zat gizi yang diperlukan tubuh yaitu karbohidrat, lemak, protein, vitamin, mineral, dan air. 1. Karbohidrat
9
Karbohidrat disebut juga hidrat arang. Karbohidrat merupakan sumber tenaga utama bagi tubuh manusia. Makanan yang merupakan sumber karbohidrat adalah beras, jagung, gandum, singkong, kentang, ubi, dan sagu. Karbohidrat berguna untuk menghasilkan kalori sebagai sumber tenaga untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Fungsi karbohidrat bagi tubuh sebagai berikut : 1). Sebagai sumber tenaga 2). Sebagai makanan cadangan. 3). Untuk mempertahankan suhu tubuh.
2.
Lemak
Di dalam tubuh, lemak merupakan sumber tenaga selain karbohidrat. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan. Jika persediaan karbohidrat di dalam tubuh kita habis maka lemak digunakan sebagai penggantinya. Berdasarkan sumbernya, lemak dibagi menjadi dua, yaitu lemak nabati dan lemak hewani. Lemak nabati diperoleh dari tumbuhan, seperti kelapa, kacang tanah, kemiri, dan alpukat. Sedangkan lemak hewani berasal dari hewan, misalnya daging, telur, susu, keju, dan
3.
mentega.
Protein
10
Protein merupakan zat makanan yang berfungsi sebagai pembangun tubuh. Selain itu, protein juga berperan dalam penggantian bagian tubuh yang rusak dan membentuk zat kekebalan tubuh. Sama halnya seperti lemak, protein terdiri dari dua macam, yaitu protein nabati dan protein hewani. Sumber protein nabati di antaranya adalah tempe, tahu, kacang-kacangan, dan jamur. Adapun sumber protein hewani adalah daging, ikan, telur, dan susu. 4.
Mineral
Mineral merupakan zat pengatur tubuh. Mineral diperlukan oleh tubuh dalam jumlah sedikit. Walaupun tubuh hanya membutuhkan sedikit, kita harus tetap memenuhinya. Jika tubuh kekurangan mineral, kesehatan akan terganggu. Beberapa mineral yang dibutuhkan oleh tubuh adalah sebagai berikut : a. Yodium berfungsi untuk perkembangan kecerdasan. Terdapat pada makanan yang merupakan hasil laut dan garam beryodium. Kekurangan yodium menyebabkan penyakit gondok. b. Fosfor berfungsi untuk pembentukan tulang dan gigi serta mengatur keseimbangan asam dan basa dalam tubuh. Terdapat pada : daging, ikan dan telur c. Kalsium (Ca) berfungsi untuk pembentukan tulang dan gigi. Terdapat pada : susu, telur dan buah-buahan d. Zat besi berfungsi untuk pembentukan hemoglobin dalam darah. terdapat pada : susu, hati, kuning telur dan sayuran berwarna hijau
11
e. Fluorin berfungsi untuk memperkuat gigi. Terdapat pada kuning telur, otak dan susu. f. kalium berfungsi untuk mempengaruhi kerja otot jantung. Terdapat pada kacang-kacangan, hati, ikan dan kerang. g. Natrium berfungsi mengatur kelancaran kerja otot terutama otot jantung dan mengatur keseimbangan cairan dalam tubuh. Terdapat pada : ikan, pisang, kentang dan sayuran hijau.
5. Vitamin
Vitamin adalah zat makanan yang berfungsi sebagai pengatur dan pelindung tubuh. Vitamin dapat mencegah timbulnya penyakit. Kekurangan vitamin (avitaminosis) dapat mengganggu kesehatan. Macam - macam vitamin dan kegunaannya bagi tubuh : a. Vitamin A berfungsi untuk mencegah penyakit mata, seperti rabun senja. Vitamin A terdapat pada : hati, minyak ikan, daging, susu, sayuran dan buah berwarna orange. b. Vitamin B berfungsi untuk mencegah penyakit beri-beri. Vitamin B terdapat pada : kacang hijau, daging, kulit beras dan sayuran. c. Vitamin C berfungsi untuk mencegah penyakit sariawan. Vitamin C terdapat pada buah-buahan : jeruk, tomat, pepaya dan sayuran hijau. d. Vitamin D berfungsi untuk mencegah penyakit rakhitis (tulang). Vitamin D terdapat pada : susu, minyak ikan, kuning telur. e. Vitamin E berfungsi untuk mencegah kanker paru-paru dan perawatan kulit . Vitamin E terdapat pada biji-bijian, sayuran, telur, mentega dan susu. f. Vitamin K berfungsi untuk pembekuan darah. Vitamin K terdapat pada : bayam, tomat, dan wortel.
D. MEKANISME KERJA HORMON
Earl Sutherland memulai penelitiannya tentang mekanisme kerja enzim pada tahun 1950. Mula-mula ia bertujuan untuk mengetahui bagaimana
12
epinefrin dan glukagon bekerja pada reaksi pemecahan glikogen dan pembentukan glukosa oleh hati. Yang diamati pertama kali ialah bahwa reaksi pemecahan glikogen menjadi glukosa dipercepat oleh hormon-hormon tersebut. Epinefrin dan glukagon dapat bekerja pada reaksi tersebut. Pada penelitian lebih lanjut Sutherland menemukan bahwa adanya epinefrin dan glukagon pada reaksi pemecahan glikogen telah menimbulkan terbentuknya suatu zat yang tahan panas sebagai zat antara. Dari analisis kimia ternyata zat tersebut ialah AMP siklik, atau adenosin 3’, 5’ monofosfat. Selanjutnya diketahui bahwa AMP siklik ini terbentuk dari ATP oleh enzim adenil siklase. AMP siklik dapat dihidrolisis oleh enzim fosfodiesterase menjadi AMP. Reaksi ini bersifat sangat eksergonik dan bila tidak ada fosfodiesterase, AMP siklik merupakan senyawa yang sangat stabil. Hasil penelitian Sutherland lebih lanjut dapat menjelaskan konsep tentang mekanisme kerja hormon. Hal-hal penting pada konsep tersebut adalah: 1.
Sel mengandung reseptor bagi hormon dalam membran plasma.
2. Penggabungan hormon dengan reseptornya dalam membran plasma dapat merangsang siklase adenil yang juga terdapat dalam membran plasma. 3. Peningkatan aktivitas siklase adenil menyebabkan meningkatnya jumlah AMP siklik dalam sel. 4. AMP siklik bekerja dalam sel untuk mengubah kecepatan satu atau beberapa proses. Adanya rangsangan dari luar maupun dari dalam menyebabkan kelenjar endokrin memproduksi dan mengeluarkan hormon ke dalam plasma darah. Setelah sampai pada sel yang menjadi tujuan, hormon bergabung dengan reseptor dan meningkatkan aktivitas adenil siklase yang terdapat pada membran.
13
Aktivitas adenil siklase yang meningkat ini menyebabkan peningkatan pembentukan AMP siklik yang terdapat dalam plasma sel yang dapat mengubah proses di dalam sel tersebut, misalnya aktivitas enzim , permeabilitas membran dan sebagainya. Keseluruhan proses yang berubah ini dapat terwujud dalam tindakan sebagai jawaban fisiologik atau usaha yang dilakukan oleh manusia. Proses yang bersifat hormonal ini terdiri atas dua tahap, yaitu tahap pertama pembentukan hormon sampai tiba pada dinding sel atau plasma, sedangkan tahap kedua ialah peningkatan jumlah AMP siklik hingga terjadinya pertumbuhan atas proses dalam sel. ( Poedjiadi, anna.2009:) Mekanisme Siklase Adenilat
Enzim
siklase
adenilat mengubah ATP
menjadi
3,5-adenosin
monofosfat siklik, disingkat sebagai cAMP. siklase adenilat berlokasi pada membran sel, mungkin didekat reseptor pengikat hormon. Dengan beberapa jalan , kombinasi hormon dan reseptornya mengaktifkan siklase adenilat, dan ATP diubah menjadi cAMP, seperti ditunjukkan dalam gambar 13.2. bukti percobaan baru-baru ini menyarankan bahwa prostaglandin tertentu dapat menyesuaikan aktivitas siklase adenilat dan dengan jalan ini mengatur tanggapan
intrasel
terhadap
stimulasi
oleh hormon tertentu.
cAMP
diinaktifkan oleh konversinya menjadi 5’-adenosin monofosfat (5’-AMP) lewat kerja fosfodiesterase. Metal xantin seperti kafein dan teofilin menghambat reaksi fosfodiasterase dan dengan demikian menurunkan laju pemecahan cAMP. hal ini mengakibatkan pengikatan kadar cAMP dalam sel dan dengan demikian memperbesar atau memperkuat pengaruh cAMP. AMP Siklik Merangsang Aktivitas Protein Kinase
AMP siklik tidak mempengaruhi kinase fosforilase, akan tetapi kinase fosforilase juga terdapat dalam bentuk aktif dan kurang aktif. Bentuk tidak aktif fosforilase kinase diubah menjadi bentuk aktifnya dengan reaksi fosforilase, juga dengan penggunaan ATP.
14
Sekarang kita tiba pada pengaturan hubungan antara AMP siklik dengan kegiatan glikogen fosforilase. Rantai penyambung kegiatan ini adalah suatu enzim yang disebut protein kinase, yang juga terdapat dalam bentuk aktif dan tidak aktif. Bentuk aktifnya mengkatalisis fosforilasi dari kinase fosforilase yang tidak aktif dengan ATP untuk menghasilkan bentuk aktif yang sudah difosforilasi, dalam suatu reaksi dengan ATP bertindak sebagai gugus fosfat donor dan Ca 2+ dibutuhkan sebagai aktifator atau penggerak. Fosforilase kinase adalah suatu protein yang sangat besar, berat molekulnya labih dari 1 juta. Enzim ini mempunyai 16 subunit, yang masingmasing berisi residu serin spesifik yang mengalami fosforilasi oleh ATP melalui kegiatan protein kinase aktif. Fosfodiesterase
Kerja yang ditimbulkan oleh hormon yang meningkatkan konsentrasi cAMP bisa diakhiri dengan sejumlah cara termasuk hidrolisis cAMP oleh fosfodiesterase. Enzim hidrolisis ini menjamin proses pergantian sinyal yang cepat dengan demikian juga penghentian proses biologik yang cepat begitu stimulus hormonal dihilangkan. Inhibitor fosfodiesterase,yang paling terkenal adalah derivat xantintermetilasi seperti kafein dan teofilin, akan meningkatkan cAMP intrasel,meniru atau memperpanjang kerja hormon. (Indah, Mutiara. 2004) Penjelasan Kinerja Hormon
a. Model umum. Hormon yang bergabung dengan suatu penerima (reseptor) akan mengaktifkan reaksi kimiawi untuk membuat second messengers, yang memicu terjadinya berbagai tanggapan sel terhadap sinyal awal. b. Kemudian reseptor berada pada permukaan sel target. Pada kasus lain, hormon masuk ke dalam sel dan berikatan dengan reseptor khusus yang berada di dalam sel.
15
c. Rangsangan lingkungan juga dapat mengawali lintasan sinyal, misalnya konversi fitokrom adalah tahap pertama dalam transduksi sinyal yang mengarah pada tanggapan sel terhadap cahaya merah. Mekanisme kerja hormon secara umum diawali oleh adanya ikatan hormon dengan reseptor spesifik yang terdapat pada sel target, yang kemudian memacu reaksi enzimatis berantai (kaskade) sehingga menimbulkan efek seluler tertentu. Ada beberapa model mekanisme kerja hormon pada sel target, antara lain: 1. Mekanisme kerja FSH pada sel target Mekanisme kerja FSH pada sel target berawal dari: a. Ikatkan antara domain protein FSH dengan reseptor spesifik FSH (R-FSH) yang terleta pada permukaan luar membran plasma sel granulosa, dan bagian karbohidrat FSH berinteraksi dengan komponen membran molekul reseptor (Hsueh et al ., 1989; Timossi et al ., 1998). b. Kompleks ikatan FSH-RFSH berperan mengaktifkan protein G (Gs), selanjutnya protein G mengaktifkan enzim adenilat siklase (AC) yang terdapat di dalam membran plasma sel granulosa (intrinsik). c. Enzim AC berperan mengubah adenosine triphosphate (ATP) menjadi cyclic-adenosine monophosphate (cAMP) sehingga terjadi peningkatan jumlah cAMP intraseluler. d. Selanjutnya, cAMP sebagai second messenger berperan mengaktifkan subunit regulatori protein kinase A (PKA) yang selanjutnya akan mengaktifkan subunit katalitik PKA yang berperan memfosforilasi protein kunci yang terlibat dalam pengaktifan gen-gen di dalam inti sel granulosa. e. Efek seluler. Sebelum terangsang hormon, enzim adenilat siklase inaktif (ACi), Setelah terangsang hormon, kompleks hormon reseptor kemudian secara kaskade mengaktifkan subunit α protein G (α), subunit β protein G (β), subunit γ protein G (γ), dan enzim AC (ACa). Enzim AC mengubah adenosin trifosfat (ATP) menjadi siklik adenosinmonofosfat (cAMP). Guanosin trifosfat (GTP) mengalami fosforilasi (P) menjadi guanosin difosfat (GDP). Peran cAMP
16
mengaktifkan protein kinase A (PKA) atau oleh enzim fosfodiesterase (PDE) diinaktifkan menjadi 5’AMP In vitro, rangsangan FSH atau jumlah cAMP dapat ditingkatkan dengan cara : a. Menambahkan forskolin yaitu suatu senyawa yang berperan sebagai aktivator enzim adenilat siklase sehingga meningkatkan akumulasi cAMP. b. Menambahkan teofilin (methylxanthines) yaitu suatu senyawa yang berperan sebagai inhibitor aktivitas enzim fosfodiesterase (PDE) sehingga menghambat pemecahan cAMP menjadi bentuk inaktifnya AMP. c. Choleragen: meningkatkan cAMP dan reseptor LH. d. Cholera toxin bersifat merangsang aktivitas AC pada berbagai sel. e. Bt2cAMP (dibutiril cAMP)
2.
Mekanisme kerja GnRH melalui 2 cara: Mekanisme dependent-calcium ekstraseluler. GnRH berinteraksi dengan 3
protein membran: (1) reseptor untuk pengikatan ekstraseluler, (2) interaksi dengan protein G yang mengaktifkan enzim phospholipase C (PLC), dan (3) PLC mengaktifkan protein tirosin-kinase. Protein tirosin-kinase memfosforilasi tirosin untuk mengaktifkan enzim PLC yang berperan mengubah phosphatidylinositol 4,5-biphosphate
(PIP2)
menjadi
2
second
messenger
yaitu:
(1)
phosphatidylinositol triphosphate (IP3) yang berperan meningkatkan kadar Ca +2 intraseluler dari retikulum endoplasmik dan membuka pintu saluran masuk ion Ca+2 dari luar sel (ekstraseluler). (2) diacylglicerol (DAG) yang berperan mengaktifkan PKC di sitoplasma, selanjutnya PKC mengaktivasi transkripsi gena melalui proses fosforilasi untuk meningkatkan biosintesis GnH.
3.
Mekanisme kerja hormon insulin a. Insulin berikatan dengan reseptor spesifik (pada membran sel otot atau hepar) membentuk HR kompleks. b. HR kompleks merangsang ekspresi gena yang terlibat metabolisme glikogen. c. Efek seluler yang ditimbulkan adalah ® menurunkan kadar glukosa darah dan penyimpanan glukosa menjadi glikogen di otot dan hati.
17
4.
Mekanisme kerja hormon tiroksin a. Tiroksin masuk ke dalam sel ® T4 diubah menjadi T3 ® berikatan dengan reseptor spesifik (pada inti sel) membentuk HR kompleks. b. HR kompleks merangsang ekspresi gena yang terlibat dalam metabolisme secara umum (metabolic rate) ® mRNA ® protein. c. Efek seluler yang ditimbulkan ® meningkatkan metabolisme sel-sel tubuh.
5.
Mekanisme kerja hormon steroid Mekanisme kerja hormon progesteron dalam merangsang pertumbuhuan endometrium. a. Hormon progesteron menembus dinding sel yang tersusun atas lipid bilayer menuju ke tempat reseptor spesifiknya yaitu di sitoplasma atau inti sel (R-P lebih banyak di sitoplasma, sedangkan R-E 2 lebih banyak di inti sel). b. Ikatan hormon reseptor akan mengaktifkan bagian tertentu dari DNA dan memacu terjadinya proses transkripsi DNA menjadi mRNA (dipicu oleh polimerase RNA II). c. Selanjutnya mRNA akan menuju ke ribosom untuk sintesis protein baru yang diperlukan untuk meningkatkan pertumbuhuan endometrium. d. Respon seluler: pertumbuhan endometrium.
6.
Mekanisme transduksi sinyal regulasi melibatkan protein kinase C (PKC). a. GnRH berikatan dengan reseptor spesifik pada membran sel dan mengaktifkan protein tirosin-kinase b. Protein tirosin-kinase memfosforilasi tirosin untuk mengaktifkan enzim fosfolipase C ( phospholipase C , PLC ) c. Enzim PLC berperan mengubah phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PIP2)
menjadi
2 second
messenger yaitu:
phosphatidylinositol
triphosphate (IP3) dan diacylglicerol (DAG). d. Phosphatidylinositol triphosphate (IP3) yang berperan meningkatkan kadar Ca+2 intraseluler dari retikulum endoplasmik dan membuka saluran masuk
18
ion Ca dari luar sel (ekstraseluler) terjadi pembebasan GnH secara eksositosis. e. Diacylglicerol (DAG) yang berperan mengaktifkan protein kinase C (PKC) di sitoplasma, selanjutnya PKC mengaktivasi transkripsi gena melalui proses fosforilasi untuk meningkatkan biosintesis GnH. f. Respon seluler: peningkatan biosintesis dan sekresi GnH oleh sel gonadotrope.
7.
Mekanisme kerja hormon epinefrin Mekanisme kerja hormon epinefrin melalui dua jalur yaitu lewat pengaktifan reseptor b-adrenergik dan a-adrenergik: a. Epinefrin berikatan dengan reseptor b-adrenergik (pada inti sel otot atau hepar) membentuk HR kompleks, kemudian mengaktifkan jalur kaskade cAMP. b. Epinefrin berikatan dengan reseptor a-adrenergik (pada inti s el otot atau hepar) membentuk HR kompleks, kemudian mengaktifkan jalur kaskade fosfoinositidase. c. Merangsang ekspresi gena yang terlibat dalam metabolisme glikogen d. Efek seluler yang ditimbulkan adalah meningkatkan kadar glukosa untuk sumber energi aktifitas otot.
E. KELENJAR ENDOKRIN DAN HORMON YANG DIHASILKAN
Senyawa protein atau senyawa steroid berupa getah yang disekresikan oleh kelenjar endokrin disebut hormon. Hormon bekerja sama dengan sistem saraf berfungsi mengatur pertumbuhan, keseimbangan internal reproduksi, dan tingkah laku. Kelenjar endokrin disebut juga kelenjar buntu karena bermuara langsung ke dalam pembuluh darah.Berdasarkan aktivitasnya, kelenjar endokrin dibedakan sebagai berikut.
19
1.
Kelenjar yang bekerja sepanjang hayat. Contoh:
kelenjar
yang
digunakan
dalam
metabolisme
tubuh. 2. mulai
Kelenjar yang dimulai pada
masa tertentu. Contoh: kelenjar kelamin. 3.
Kelenjar
yang
bekerjanya
sampai masa tertentu. Contoh: corpus luteum untuk
membentuk
hormon
progesteron.
Kelenjar
endokrin terbagi menjadi beberapa bagian berdasarkan letaknya.
Tabel 9.3 Macam-Macam Kelenjar Endokrin dan Letaknya di Dalam Tubuh Manusia Kelenjar 1.
Nama Lain
Hipofisis Pituitari
Letak Dasar otak besar (di dalam lekukan tulang sela tursika bagian tulang baji)
2.
Tiroid
Kelenjar
3.
Paratiroid Kelenjar
4.
Adrenalin Suprarenalis
5.
Pankreas Pulau-pulau LangerhansDekat
6.
Gonad
Kelamin
gondok Daerah leher, dekat jakun anak gondok Daerah (dorsal) kelenjar gondok Di atas ginjal
Timus
Kacangan
atau
lambung
Wanita : daerah perut (abdomen ) Pria
7.
ventrikulus
:
buah
zakar dalam skrotum
Daerah dada
1. Kelenjar Hipofisis (Kelenjar Pituitari)
Kelenjar hipofisis merupakan kelenjar endokrin yang terbesar. Kelenjar ini disebut master of gland karena mempengaruhi aktivitas kelenjar yang lain. Kelainan hormon ini ada 2 macam yaitu hipersekresi misalnya gigantisme dan hiposekresi misalnya kekerdilan (kretinisme). Hipersekresi pada orang dewasa menyebabkan terjadinya akromegali yaitu tulang bengkak ke samping. Hipofisis terbagi menjadi tiga lobus, masing-masing lobus mengeluarkan beberapa hormon
20
yang berlainan. Tabel 9.4 Jenis-Jenis Hormon yang Dihasilkan Oleh Kelenjar Hipofisis
Lobus
Hormon
Fungsi
Kelenjar Hipofisis a. Lobus • Tiroksin (TSH) anterior •
• Merangsang kelenjar tiroid untuk
memproduksi Tiroksin Adenokortikotropin • Merangsang korteks adrenal untuk
(ACTH) •
Follicle
memproduksi kortikosteroid Stimulating•
Hormone (FSH) • Luteinizing (LH) • Interstitial
Memacu
perkembangan
tubulus
seminiferus dan Spermatogenesis Hormone • Menstimulasi estrogen Cell• Menstimulasi testis untuk berkembang
Stimulating dan Hormone (ICSH) menghasilkan testosteron • Prolaktin (TH)/Laktogen • Menstimulasi sekresi air susu oleh kelenjar susu b. Intermedia • Somatotrof (STH) • Melanosit stimulating hormone (MSH)
• Merangsang pertumbuhan tulang • Mengatur penyuburan pigmen pada sel-sel melanofor
kulit
sehingga
mempengaruhi perubahan warna kulit c. Posterior
• Oksitosin •
• Membantu merangsang kontraksi otot
pada uterus Vasopresin/antidiuretik • Mencegah kadar air dalam tubuh
hormone (ADH)
sehingga mencegah pembentukan urine dalam jumlah banyak
2. Kelenjar Tiroid (Kelenjar Gondok)
21
Keistimewaan kelenjar tiroid dibanding kelenjar endokrin yang lain yaitu kaya pembuluh darah. Kelenjar ini menghasilkan hormon tiroksin, triidotironin, dan kalsitonin. Tabel 9.5 Jenis-Jenis Hormon yang Dihasilkan Oleh Kelenjar Tiroid Kelenjar
Hormon
Berperan dalam
Tiroid
• Tiroksin
• Proses metabolisme • Pertumbuhan fisik • Perkembangan mental • Kematangan seks • Mengubah glikogen menjadi gula dalam hati
• Triidotironin
• Distribusi air dan garam dalam tubuh (sama dengan peran hormon tiroksin)
• Kalsitonin
• Menjaga keseimbangan kalsium dalam darah
Hiposekresi kelenjar tiroid mengakibatkan gejala kemunduran pada fisik (kretinisme) dan mental terutama pada masa anak-anak. Hiposekresi kelenjar tiroid pada orang dewasa mengakibatkan miksodema dengan ciri-ciri kegemukan (obesitas) dan kecerdasan menurun. Sebaliknya, jika terjadi hipersekresi kelenjar ini dapat mengakibatkan hiperaktif, tetapi badan kurus (morbus basedowi) dengan tanda-tanda gugup, nadi dan napas cepat serta tidak teratur, mulut ternganga, mata lebar
(eksoftalmus),
meningkatnya
metabolisme
dan
emosional.
3. Kelenjar Paratiroid (Kelenjar Anak Gondok)
Kelenjar ini berperan dalam mengendalikan kadar kalsium dalam darah. Hormon yang dihasilkan oleh kelenjar ini mengendalikan
kadar
kalsium
adalah parathormon
dalam
darah.
yang berfungsi
Hiposekresi
kelenjar
ini
mengakibatkan kadar kalsium dalam darah menurun dan mengakibatkan kejang-
22
kejang otot (tetani). Sebaliknya, hipersekresi kelenjar ini mengakibatkan kadar kalsium dalam darah meningkat sehingga menyebabkan kelainan pada tulang seperti rapuh,
abnormal,
dan
mudah
patah.
Kelebihan kalsium darah
mengakibatkan terjadi endapan dalam ginjal atau menderita batu ginjal.
4. Kelenjar Adrenal (Kelenjar Anak Ginjal)
Kelenjar ini terdiri atas dua bagian, yaitu bagian kulit (korteks) dan bagian dalam (medula). Tabel 9.6 Jenis Hormon yang Dihasilkan Oleh Kelenjar Adrenal Bagian
Kelenjar Hormon
Adrenal • Korteks
• Korteks mineral
• Glukokortikoid
Fungsi • Menyerap natrium darah • Mengatur reabsorpsi air pada ginjal • Menaikkan kadar glukosa darah • Pengubahan protein menjadi glikogen di hati • Mengubah glikogen
• Androgen
menjadi
glukosa • Membentuk sifat kelamin sekunder pria
• Medula
• Adrenalin/epineprin • Mengubah glikogen dalam otot menjadi glukosa (dalam darah)
Kelainan hipersekresi kelenjar adrenal pada wanita mengakibatkan virilisme, yaitu timbulnya ciri-ciri kelamin sekunder pada pria dan wanita. Sebaliknya, sekresi yang rendah atau hipofungsi kelenjar adrenal menimbulkan penyakit addison. Penyakit ini ditandai dengan kulit menjadi merah dan selalu mengakibatkan
kematian.
5. Kelenjar Pankreas (Kelenjar Langerhans)
Pada pankreas tersebar kelompok kecil sel-sel yang kaya pembuluh darah, disebut pulau Langerhan.
23
Tabel 9.7 Jenis-Jenis Hormon yang Dihasilkan Oleh Kelenjar Pankreas Kelenjar
Hormon
Pankreas
•
Insulin
Fungsi
Efek
Mengubah gula darah•
Menurunkan kadar gula
(glukosa) menjadi guladarah otot (glikogen) di hati •
Glukogen
Mengubah
glikogen
menjadi glukosa
•
Meningkatkan kadar
gula darah Hiposekresi hormon insulin mengakibatkan sakit kencing manis (diabetes mellitus), yaitu meningkatnya kadar gula darah.
6. Kelenjar Gonad
Kelenjar ini dibedakan menjadi kelenjar gonad pada wanita dan kelenjar gonad pada pria. Tabel 9.8 Jenis Hormon yang Dihasilkan Oleh Kelenjar Gonad pada Wanita dan Pria Kelenjar Gonad
Hormon
Berperan Dalam
1) Ovarium pada wanita
•
Menentukan ciri pertumbuhan
Estrogen
kelamin sekunder Penebalan dan •
Progesteron
perbaikan
dinding uterus Menentukan ciri pertumbuhan
2) Testis pada pria
kelamin sekunder •
Testosteron
Hiposekresi kelenjar gonad pada wanita mengakibatkan gangguan pada menstruasi dan timbulnya tumor 7. Kelenjar Timus
Kelenjar timus berfungsi untuk membentuk hormon thymosin yang berperan dalam sistem imun (kekebalan). Kita telah mempelajari sistem hormon yang
24
disekresi oleh kelenjar endokrin. Sistem hormon akan bekerja sama dengan sistem saraf membentuk sistem koordinasi. Kemampuan yang muncul secara spontan dan menghasilkan energi yang luar biasa pada seseorang dapat disebabkan oleh rasa takut terhadap sesuatu. Rasa takut dapat meningkatkan pengeluaran hormon adrenalin, sehingga akan dihasilkan energi yang besar. Namun, hormon ini dapat bekerja setelah ada stimulus dari saraf. Keputusan untuk lari dipengaruhi oleh pertimbangan secara sadar (saraf sadar) bahwa keadaan sedang berbahaya.
Sistem saraf dan sistem endokrin merupakan dua bagian yang tidak terpisahkan. Bukan saja karena sistem endokrin ada di bawah pengaruh sistem saraf, tetapi juga banyak sel saraf yang mengkhususkan diri dalam sekresi atau menyimpan neurohormon yang berperan mengaktifkan beberapa sel efektor.
BAB III PENUTUP
A. SIMPULAN
1. Enzim adalah senyawa organik yang berperan sebagai katalis yaitu untuk mempercepat proses dan reaksi kimia yang sedang berlangsung. Enzim bekerja secara spesifik pada satu jenis substrat. Namun, ada satu enzim yang dapat bekerja pada beberapa jenis substrat. 2. Enzim berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien dan mempunyai derajat yang tinggi namun adapula fungsi enzim secara spesifik seperti enzimptyalin,pepsin,renin,amilase,lipase,tripsin,sakrase,maltase,isomaltase ,lactase,peptidase,ribonuklease.
25
3. Sifat umum enzim yaitu :1. Enzim aktif dalam jumlah yang sangat kecil,2. Enzim adaalah katalis murni,3. Meskipun enzim mcmpercepat reaksi, tetapi
enzim
tidak
mempengaruhi
keseimbangan
reaksi
yang
terjadi,4.beberapa macam enzim dapat bekerja terhadap substrat tertentu dan menghasilkan produk yang sama,5. Kerja kalis enzim spesifik. 4. Peran hormon dalam metabolisme adalah mengatur berbagai proses fisiologis tubuh yang menentukan siapa kita, dimulai dari pertumbuhan, reproduksi metabolisme yang membuat kita tetap hidup. Makanan juga memiliki peranan dalam metabolisme ,adapun zat makanan yang berperan penting dalam metabolisme yaitu kabohidrat,protein,lemak,vitamin,dan mineral. 5. Mekanisme kerja hormon secara umum diawali oleh adanya ikatan hormon dengan reseptor spesifik yang terdapat pada sel target, yang kemudian
memacu
reaksi
enzimatis
berantai
(kaskade)
sehingga
menimbulkan efek seluler tertentu. 6. Kelenjar endokrin disebut juga kelenjar buntu karena bermuara langsung ke dalam pembuluh darah.
26
