Definisi, Perkembangan, dan Tata Nama Enzim Definisi Enzim Enzim adalah katalis biologi yang berfungsi sebagai pemercepat dan pengarah reaksi biokimia (metabolisme) dalam sistem makhluk hidup. Perlu diingat, enzim bersifat spesifik baik terhadap substrat yang dikatalis maupun produk reaksinya. Semua enzim berupa protein, yang kadang dilengkapi dengan komponen non-protein yang disebut kofaktor. Apa itu kofaktor? Kofaktor berupa molekul organik (koenzim) atau ion logam. Oh ya, perlu diketahui, pada tahun 90-an ditemukan enzim yang bukan dari protein. Yaitu enzim Ribozim dengan substrat RNA. Dalam enzim, maka terdengar istilah apoenzim, holoenzim, dan gugus prostetik. Berikut penjelasan singkantnya.
Apoenzim adalah protein inaktif karena kehilangan kofaktor.
Holoenzim adalah enzim yang tersusun dari apoenzim dan kofaktor.
Gugus Prostetik adalah kofaktor yang terikat dalam enzim, susah dipisahkan tanpa merusak aktivitasnya.
Berikut adalah gambar dari komposisi enzim.
Kronologis Perkembangan Enzim Berikut kronologis dari perkembangan ensim.
Sampai akhir abad 19 dinyatakan bahwa proses fermentasi hanya terjadi karena kerja sel organisme hidup dan disebut fermen.
Ensim berasal dari kata enzume yang berarti in yeast, diusulkan pertama kali oleh Kuhne (1878).
Usulan nama enzim diperkuat dengan penemuan Buhrer (1987) menunjukkan bahwa ekstrak ragi dapat digunakan untuk memfermentasi karbohidrat.
Penemuan Awal Enzim Untuk diketahui, penemuan awal enzim berada pada tahun 1833.
Pada tahun 1833 ditemukan senyawa aktif pemutus gula disebut diastase (amilase).
Tidak lama kemudian, ditemukan senyawa pencerna protein dari cairan perut. Disebut pepsin.
1933, Samuel menemukan kristal urease dari ekstrak nangka (maka mulai tahun 1933, perkembangan enzim begitu melesat).
Beberapa tahun kemudian, banyak diisolasi kristal enzim dilanjutkan dengan penentuan strukturnya.
Berikut jumlah enzim yang terlaporkan.
Tabel di atas hanya sampai tahun 1992. Penemuan enzim akan semakin banyak lagi seiring perkembangan zaman.
Tata Nama Enzim 1. Penamaan TRIVIAL Baiklah, berikut penamaan TRIVIAL dari enzim. 1. Nama enzim diakhiri dengan “ase” kecuali beberapa enzim proteolitik yang diakhiri dengan “in”, seperti papain, bromelin, pepsin. 2. Nama menerangkan substrat yang dikatalisis. Contohnya laktase dari laktosa, fumarase dari fumarate. NB: > Nama yang mirip tidak selalu menunjukkan tipe reaksi yang sama. > Laktosa → laktase → hidrolisa > As. Fumarate → fumarase → hidratasi/adisi
3. Menerangkan sifat reaksi, tanpa substrat spesifik, contohnya transkarboksilase, mengkatalisis perpindahan karboksil dari satu substrat ke lainnya. 4. Sering mempunyai beberapa nama untuk enzim tertentu. 2. Penamaan Sistematis Berikut penamaan secara sistematis. 1. Penamaan berdasarkan Sistem Klasifikasi menurut Enzyme Commission (EC) dari International Union of Biochemistry (IUB). 2. Setiap enzim dilengkapi dengan E.C. number sebanyak 4 dijit yang dipisahkan dengan titik. > Dijit ke-1 menunjukkan kelas enzim. > Dijit ke-2 dan ke-3 merupakan subkelas yang menerangkan lebih rinci dari kelas enzim. Bergantung kelas enzimnya. > Dijit ke-4 menerangkan lebih spesifik dan biasanya berupa nomor list yang diberikan oleh Enzyme Commision. 3. Tidak ada aturan umum dari dijit 2-4 karena pembagiannya atau artinya bergantung pada kelas utamanya. 4. Enzim yang mengkatalisis dengan reaksi sangat mirip akan mempunyai ketiga dijit (1-3) yang sama, contoh reaksi hidrolisis berbagai ester. 5. Isoenzim adalah enzim yang berbeda tetapi mengkatalisis reaksi yang identik, diberi 4 nomor klasifikasi yang sama. Contoh ada 5 Laktatdehidrogenase (LDH) dalam tubuh kita dengan komposisi kimia berbeda tetapi mengkatalisis secara identik, maka diberi nomor E.C. yang sama. 6. Penamaan untuk reaksi kesetimbangan diberikan ke reaksi yang penting secara biokimia. Contoh reaksi redoks yang melibatkan NADH dan NAD+, maka arahnya adalah dimana NAD+ bertindak sebagai akseptor proton. 7. Enzim yang mempunyai aktivitas terhadap 2 reaksi, nama diberikan ke reaksi yang penting secara biokimia, nama (aktivitas) kedua ditunjukkan ke dalam kurung. Contoh: fungsi redoks dan dekarboksilasi, maka oksidoreduktase (dekarboksilasi). 8. Penamaan sistematik sering terlalu panjang, maka dalam komunikasi sering digunakan Nama Trivial (E.C. number).
Kelas Enzim Sebelumnya sudah dijelaskan bahwa dijit ke-1 menunjukkan kelas enzim. Berikut tabel dari kelas enzim. Untuk dijit ke-1 diberi nomor 1-6. Dijit
Kelas Enzim
Tipe Reaksi yang Dikatalisis
Pertama 1 2
Oksidoreduktase Transferase
3 4
Hidrolase Liase
5 6
Isomerase Ligase
Reaksi redoks (transfer elektron atau proton) Transfer atom atau gugus dari satu substrat ke lainnya (di luar reaksi kelas lainnya) Reaksi hidrolisis Penambahan gugus fungsi pada ikatan rangkap (adisi) atau pemutusan ikatan rangkap dengan pelepasan gugus fungsi. Reaksi isomerase Pembentukan ikatan C-C, C-S, C-O, dan C-N diikuti dengan pemutusan isofosfat dari ATP
1. Kelas 1: Oksidoreduktase Dalam kelas oksidoreduktase, molekul yang dikatalisis oleh oksidoreduktase berada dalam bentuk teroksidasi maupun tereduksi. Berdasarkan sifat akseptor elektron, dapat ditunjukkan jenis oksidoreduktase. Ada 3 jenis yaitu dehidrogenase, oksidase dan peroksidase.
Dehidrogenase adalah enzim redoks yang tidak menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron. Oksidasi biologis biasanya melibatkan dua elektron dari substrat mengalami proses dehidrogenase, seperti pada perubahan laktat menjadi piruvat. Dua elektron diambil dari gugus alkohol sekunder dari alasam laktat membentuk gugus keton pada asam piruvat. Seperti pada reaksi berikut.
Oksidase adalah enzim redoks yang memerlukan O2 sebagai akseptor elektron. Contoh oksidase adalah oksidasi asam L-amino menjadi asam amino.
Peroksidase menggunakan H2O2 sebagai akseptor elektron, contoh kerja katalase.
Penomoran dengan E.C. number 1. Oksidoreduktase mengkatalisis transfer atom H, atom O, atau elektron dari satu substrat ke lainnya. 2. Dijit ke-2 menunjukkan donor pereduksinya (H atau elektron) yang terlibat dalam reaksi. 3. Dijit ke-2 menerangkan donor hidrogen atau elektron. 1 → alkohol (>CHOH) 2 → aldehid atau keton (>C=O) 3 → gugus -CH=CH4 → amina primer (-CH2NH2 atau -CH2N+H3) 5 → amina sekunder (>CHNH-) 6 → NADH atau NADPH 4. Dijit ke-3 menerangkan akseptor hidrogen atau elektron. 1 → NAD+ atau NADP+ 2 → Fe3+ (contoh dalam sitrokom) 3 → O2 99 → akseptor lain tidak terklisifikasi Contohnya, L-laktat : NAD+ oksidoreduktase (E.C.1.1.1.27), nama trivial: laktat dehidrogenase. 2. Kelas 2: Transferase Reaksi umum pada transferase ialah AX + B
BX + A. Tidak termasuk reaksi
oksidoreduktase dan hydrolase. Enzyme Commission merekomendasikan penamaan sebagai “trans-X-ase” dibandingkan dengan “X-transferase”. Penomoran denga E.C. number 1. Dijit ke-2 menerangkan gugus transfer. 1 → 1 gugus C
2 → gugus aldehid atau keton (>C=O) 3 → gugus asil (R-C=O) 4 → gugus glikosil (karbohidarat) 6 → transfer gugus mengandung N 7 → gugus fosfat 8 → transfer gugus mengandung S 2. Tidak ada aturan umum untuk dijit ke-3. Dijit ini menerangkan lebih lanjut gugus yang ditransfer. > E.C.2.1.1 : metiltransferase (transfer -CH3) > E.C.2.1.2 : hidroksimetiltransferase (transfer -CH2OH) > E.C.2.1.3 : karboksil atau karbamoil transferase (transfer -COOH atau -CONH2) 3. Transfer fosfat diterangkan lebih lanjut dengan akseptornya. Umumnya nama trivial fosfotransferase diakhidi dengan “kinase”. > E.C.2.7.1 : fosfotransferase, akseptor gugus alkohol > E.C.2.7.2 : fosfotransferase, akseptor gugus karboksil > E.C.2.7.3 : fosfotransferase, akseptor gugus nitrogen Contohnya, Metilmalonil-Coa: piruvat karboksiltransferase (E.C.2.1.3.1), nama trivial Metilmalonil-CoA karboksiltransferase atau secara formal transkarboksilase, yang mengkatalisis transfer gugus karboksil dari metilmalonil-CoA ke piruvat. 3. Kelas 3: Hidrolase Reaksi umum pada hidrolase ialah A-X + H2O
X-OH + HA.
Penomoran dengan E.C. number 1. Dijit ke-2 menerangkan ikatan terhidrolisis 1 → ester 2 → glukosida (ikatan antar unit karbohidrat) 4 → peptida (-CO-NH-) 5 → ikatan C-N selain peptide 6 → ikatan asam anhidrida
2. Dijit ke-3 menerangkan lebih lanjut jenis ikatan yang dihidrolisis. > E.C.3.1.1 : menghidrolisis ester karboksilat > E.C.3.1.2 : menghidrolisis ester tiol > E.C.3.1.3 : menghidrolisis monoester fosfat > E.C.3.1.4 : menghidrolisis diester fosfat Contohnya, reaksi yang dikatalisis oleh monoester ortofosfat fosfohidrolase, merupakan enzim nonspesifik yang penamaannya dari nama substrat + ase. 4. Kelas 4: Liase Enzim ini mengkatalisis pemutusan gugus atau ikatan rangkap secara non-hidrolitik. Penomoran dengan E.C. number 1. Dijit ke-2 menerangkan ikatan terputus 1 → C-C 2 → C-O 3 → C-N 4 → C-S 2. Dijit ke-3 menerangkan gugus terputus 1 → gugus karboksil (CO2) 2 → gugus aldehid (-CH=O) 3 → gugus asam keton (-CO-CO2) Contohnya, L-Histidin karboksi-liase (E.C.4.1.1.22), nama trivial Histidin dekarboksilase. Catatan: penulisan nama karboksi-liase tidak sama dengan karboksilase. Karboksilase menunjukkan reaksi pelepasan CO2 tanpa menunjukkan secara spesifik. 5. Kelas 5: Isomerase Enzim mengkatalisis reaksi isomerase, diklasifikasi berdasarkan tipe reaksinya.
Penomoran dengan E.C. number 1. Dijit ke-2 menunjukkan tipe reaksi. 1 → rasemisasi atau epimerisasi (inversi pada C*) 2 → isomerisasi cis-trans 3 → oksidoreduktasi intramolekuler 4 → reaksi transfer intermolekuler 2. Dijit ke3 menerangkan molekul terisomerisasi 1 → asam amino 2 → asam hidroksi 3 → karbohidrat Contohnya, Alanin rasemase (E.C.5.1.1.1), mengkatalisis L-Alanin
D-Alanin
6. Kelas 6: Ligase Enzim mengkatalisis pembentukan ikatan baru, diikuti dengan pemutusan ATP atau nukleotida trifosfat lain. Reaksi umum : X + Y + ATP atau : X + Y + ATP
X-Y + ADP + Pi
X-Y + AMP + PPi
Penomoran dengan E.C. number 1. Dijit ke-2 menunjukkan ikatan tersintesis 1 C-O 2 C-S 3 C-N 4 C-C 2. Dijit ke-3 menerangkan lebih lanjut ikatan yang terbentuk > E.C.6.3.1 : asam-amonia ligase (amida, -CO-NH2, sintase) > E.C.6.3.2 : asam-asam amino ligase (peptide, -CO-NH-, sintase)
Contohnya, L-glutamat : amonia ligase (E.C.6.3.1.2), nama trivial glutamin sintase. Sumber: http://amrudly.com/enzim/ Author : Amrudly Website: http://amrudly.com
