A.
ENZIM SELLULASE 1.
Peng Penger erti tian an Sell Sellul ulos osa a
Selu Selulo losa sa adal adalah ah seny senyaw awaa orga organi nik k deng dengan an rumu rumuss ( C6H10O5)n, sebuah sebuah polisakarida terdiri dari rantai linear dari beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu β (1 → 4) terkait D-glukosa unit.
Selulosa Selulosa adalah komponen komponen struktural struktural utama dinding dinding sel dari tanaman hijau, hijau, banyak banyak bentuk bentuk gangga ganggang ng dan Oomyce Oomycetes. tes. Beberap Beberapaa spesies spesies bakteri bakteri mengeluarkan untuk membentuk biofilm. Selulosa adalah senyawa organik yang paling umum di Bumi. Sekitar 33% dari semua materi tanaman adalah selulosa (isi selulosa dari kapas serat adalah 90%, yang dari kayu adalah 4050% dan kering rami adalah sekitar 75%).
2.
Enzim Selulase
Selu Selula lase se meru merupa paka kan n sub sub bagi bagian an dari dari enzi enzim m yang yang berea bereaks ksii secara secara hidrolisis. Enzim ini diproduksi terutama oleh jamur , bakteri dan protozoa yang mengkatalisis cellulolysis (yaitu hidrolisis dari selulosa). Namun, ada juga selulase yang dihasilkan oleh beberapa jenis lainnya dari organisme, seperti beberapa beberapa rayap dan dan simbion usus usus mikroba rayap rayap lainnya. lainnya. Beberapa Beberapa selulase diketahui, yang berbeda secara struktural dan mechanistically.
3.
Enzim nzim Sell Sellul ula ase sebag ebagai ai Mate ateri
Enzim Enzim merupa merupakan kan senyawa senyawa organi organik k berupa berupa protei protein n yang yang berfun berfungsi gsi sebaga sebagaii katali katalis, s, sehing sehingga ga disebu disebutt juga juga biokat biokatali alisato sator. r. Enzim Enzim tersusu tersusun n dari dari berbagai asam amino yang membentuk ikatan peptida sehingga enzim disebut juga sebagai protein. Semua enzim ini diidentifikasi dengan penambahan 1 | b | b i o r e g u l a t o r
akhiran – ase pada nama substansi atau substrat yang dikatalisisnya. Enzim sellulase merupakan salah satu sub kelas dari enzim hidrolase. Enzim sellulase adalah sub kelas dari enzim hirolase yang mengkatalisis reaksi pemecahan selulosa menjadi selubilosa. Sedangkan enzim hidrolase sendiri merupakan enzim yang mengkatalis penguraian suatu zat dengan menggunakan air (proses hidrolisis). Di sini enzim sellulase bereaksi dengan menggunakan substar dengan bantuan air. Enzim sellulase memiliki pH optimum sekitar 4,2 – 5,2 yang berada pada saat reaksi berlangsung. Enzim sellulase ini mempunyai berat molekul 52,00 gram/mol. memiliki suhu optimum 40-50 0C. Sisi aktif dari enzim selulase
Sisi aktif
merupakan suatu protein yang tersusun oleh asam amino
dimana gugus aktif yang nantinya akan menjadi tempat melekatnya substrat. Pada selulase sisi aktifnya ialah asam aspartat dan asam glutamat. Perbedaan dari kedua sisi aktif diatas terletak pada nilai pKa antara aspartat dan glutamat. Kedua sisi aktif ini akan bekerja secara bersamaan dalam mekanisme reaksi. Bagian sisi aktif yang bereaksi merupakan gugus fungsi dari setiap bagian gugus fungsi tersebut. Suhu yang digunakan pada saat maksimum dapat mengubah bentuk struktur sehingga dapat bereaksi. O
H2N
O
H2N
CH
C
CH2 C
OH
aspartat
OH
CH
C
OH
CH2 CH2
O
C
O
OH
glutamat
2 | b i o r e g u l a t o r
2.
Enzim sebagai katalis
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai biokatalisator untuk mengarahkan jalannya suatu reaksi, tanpa enzim reaksi tersebut tidak mungkin terjadi. Enzim tidak mengubah titik kesetimbangan reaksi yang dikatalisnya, enzim juga tidak habis pakai atau dirubah secara permanen oleh reaksi-reaksi ini. Enzim bekerja sangat spesifik hal ini karena enzim hanya dapat mengkatalis satu reaksi saja. Oleh karena itu untuk enzim selulase berfungsi untuk menkatalis selulosa menjadi selobiosa. Enzim hanya bereaksi pada suhu dan pH yang maksimum ketika pada kondisi itu substrat akan berkontraksi sehingga pada kondisi yang maksimum enzim itu akan bereaksi sesuai mekanisme yang akan berlangsung. Pada pH optimum sisi aktif enzim tersebut akan aktif sehingga elektron yang berada di dalam dan di luar tidak stabil sehingga akan bereaksi. 3.
Mekanisme Reaksi
Enzim memiliki kekhasan dalam mengenali dan mengikat substrat, karena enzim memiliki sisi aktif yang digunakan untuk mengikat substrat, sisi aktif yang dimiliki enzim sangat spesifik. Enzim selulase memiliki gugus aktif --COOH yang merupakan gugus aktif dari asam amino jenis aspartat dan juga --COOH yang merupakan gugus aktif dari asam glutamat. Kedua gugus aktif yang terdapat dalam enzim selulase bekerja secara sinergi dalam memutus ikatan glikoksida dalam selulosa. Proses hidrolisis selulosa oleh enzim selulase ketika suhu dan pH optimum terjadi konformasi pada sturktur enzim dimana gugus aktif yang berada di dalam enzim berputar sehingga berada diluar, akibatnya terjadi interaksi antara enzim dengan substrat
3 | b i o r e g u l a t o r
sehingga terjadi gaya tarik menarik antara enzim menyebabkan ikatan glikosida pada substrat putus. Gaya tarik menarik pada ikatan glikosidik pada substrat oleh asam amino yang melibatkan kedua gugus –COOH dari asam aspartat maupun gugus –COOH dari asam glutamat pada sisi aktif enzim Pada saat terjadi pemutusan ikatan glikosida, terjadi pula perpindahan elektron ke gugus yang membawa oksigen. Elektron tersebut digunakan untuk berikatan dengan hidrogen pada sisi aktif enzim . kemudian terdapat enzim lain yang menyerang ikatan antara substrat dengan oksigen,sehingga substrat berikatan dengan 2 atom oksigen.
Pada keadaan
tersebut
untuk
memutus
ikatan, perlu dilakukan
protonasi dahulu karena gugus OH - bukan merupakan gugus pergi yang baik sehingga diubah menjadi H 2O. Kemudian molekul H2O berperan sebagai nukleofil masuk ke dalam senyawa intermediet dalam larutan.
Masuknya H2O menyebabkan ikatan enzim intetrmediet dalam larutan intermediet lepas dan terbentuk glukosa sebagai hasil akhir.
4 | b i o r e g u l a t o r
Mekanisme secara lengkap sbagai berikut :
Faktor –faktor yang mempengaruhi kerja enzim a)
Suhu
5 | b i o r e g u l a t o r
Enzim adalah suatu protein yang dapat terdenaturasi. Kebanyakan enzim rusak pada suhu diatas 50°C. Reaksi kimia akan meningkat 2 kali lipat dengan kenaikan suhu sebesar 10°C.kenaikan suhu diatas 50°C tidak dapat meningkatkan reaksi yang dikatalisis karena enzim tersebut rusak sehinga tidak dapat bekerja. Dan apabila pada suhu rendah enzim tidak mengalami kerusakan tetapi nonaktif. Untuk enzim selulase suhu optimum yaitu 40 - 50 ° C. Peningakatan suhu yang ekstrim dapat menyebabkan atom-atom penyusun enzim bergetar sehingga ikatan hidrogen terputus dan enzim menjadi terdenaturasi. Denaturasi merupakan rusaknya dari enzim ketika suhu maksimum yang kemudian menurunkan aktivasi.
Enzyme activity
i s k a e R n a t a p e c e K
Temperature / °C
b)
pH
6 | b i o r e g u l a t o r
Derajat keasaman (pH) juga mempengaruhi kerja enzim. Suatu enzim memiliki pH optimumnya masing-masing, sehingga jika suatu enzim bekerja tidak pada suhu optimum tersebut maka kerjanya akan menurun bahkan enzim tersebut non aktif. Enzim bersifat nonaktif ketika berada dalam keadaan asam kuat atau bas kuat. Untuk enzim selulase pH optimumnya berada pada antara 4,2 - 5,2.
c)
Konsentrasi enzim dan substrat
Jumlah enzim menentukan lamanya waktu yang digunakan untuk mencapai kesetimbangan. Bila menggunakan enzim yang masih murni dan belum rusak kemungkinan aktivitas enzim berbanding lurus dengan konsentrasi enzimnya (pada saat itu disebut kecepatan sesaat).
i s k a e R n a t a p e c e K
Konsentrasi Enzim
7 | b i o r e g u l a t o r
Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi substratnya. Apabila konsentrasi substratnya di naikkan sedangkan faktor-faktor lainnya tetap, maka aktivitas enzim tersebut akan naik sampai suat batas optimum. Jika masih tetap diberikan konsentrasi subsrat yang diberikan maka tidak akan ada hasil yang diperoleh. Hal ini dikarenakan pembentukan kompleks enzim telah selesai, jadi aktivitas enzim maksimal akan tercapai apabila seluruh enzim yang ada dapat digunakan.
Reactio n velocity
d)
Inhibitor
Inhibitor atau penghambat suat enzim adalah suat senyawa atau zat yang dapat menghambat kerja enzim. Inhibitor dibagi menjadi 2, yaitu inhibitor kompetitif dan nonkompetitif.
1.
Inhibitor kompetitif Molekul penghambat yang bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi
aktif enzim. Struktur inhibitor mirip dengan struktur subsrat, namun stelah inhibitor menempati sisi aktif tidak segera membentuk enzim bebas dan zat hasil. Dengan adanya inhibitor jumlah enzim atau kompleks enzim substrat menjadi berkurang.
8 | b i o r e g u l a t o r
2.
Inhibitor nonkompetitif Molekul penghambat enzim yang bekerja dengan cara meletakkan diri pada
luar sisi aktif enzim yang agak jauh dari lokasi aktif sehinngga struktur lokasi aktif berubah. Karena perubahan struktur lokasi aktif ini, substrat tidak dapat masuk. Akhirnya peran enzim sebagai katalisator tidak sempurna.
3.
Kinetika Reaksi
Suatu enzim (E) akan bergabung dengan substratnya (S) dalam reaksi reversible untuk membentuk kompleks enzim – substrat (ES) secara tepat. Kompleks enzim substrat ini akan terurai menghasilkan produk (P) dan enzim (E) kembali. S+E
SE
P+E
kinetika reaksinya adalah S
E
ES
I
I
I
IS
IE
EIS
9 | b i o r e g u l a t o r
Hg menghambat selulase sepenuhnya sedangkan Mn, Ag, Cu, dan Zn ion hanya sebagian. S + IE
no reaction
Tidak adanya reaksi disebabkan karena Hg merupakan logam berat sehingga ketika berikatan sulit untuk dilepaskan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonimus. 2012. http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC3/7/1/40.html . Diakses pada 24 September 2012. Anonimus. 2007. file:///D|/E-Learning/Biokimia/Textbook/bahan_ajar.html (171 of 172). Diakses pada 23 September 2012. Anonimus. 2012. http://27.123.194.35/search/srpcache?ei=UTF8&p= Celulase + wikipedia&rd=r1&fr=sfp&u=. Diakses 24/09/1021.
10 | b i o r e g u l a t o r