Komponen
penyusun
enzim
berdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu: a. enzim sederhana ...enzim dengan seluruh b. Enzim kompleks
komponen / Enzim
penyusunnya konjugasi
...Enzim yang komponen penyusunnya tidak hanya ...Apoenzim merupakan bagian dari enzin konjugasi
adalah protein / Haloenzim
terdiri atas yang berupa
protein protein
...prostetik merupakan bagian dari protein konjugasi yang bukan senyawa protein ...gugus prostetik yang terbuat dari senyawa logam disebut kofaktor ...Gugus prostetik yang terbuat dari bahan organik seperti vitamin disebut ko enzim Beberapa enzim terutama terdiri dari protein – protein, tetapi banyak juga enzim yang hanya mengandung sebuah protein yang dinamakan apoenzim yang tidak akan aktif bila tidak ada kofaktor. Apoenzim dan kofaktor bersama sama merupakan holoenzzim yang aktif. Kofaktor dapat berupa ion – ion logam atau molekul organic yang kompleks yang dinamakan koenzim. Kita mengenal 2 koenzim yang penting dalam metabolisme metabolisme yaitu NAD dan NADP.
Enzim ini dapat memindahkan atom hydrogen dari suatu substrat. Seperti halnya NAD dan NADP enzim flavin, FMN , dan FAD mengandung derivate darai vitamin B yang sangat sangat penting dalam proses fotosintesis dan berfungsi dalam reaksi transfer hydrogen dengan enzim dehidrogenase. Selain itu koenzim yang tidak kalah pentingnya adalah koenzim A atau ko-A yang mengandung suatu derivate asam pentotenate yang berperan dalam proses proses fotosintesis dalam perombakan atau pembongkaran lemak dalam suatu reaksi oksidasi yang dinamakan siklus krebs, apabla apabla koenzim terikat ketat dengan apoenzim maka koenzim tersebut dinamakan gugus prostetik. Sedangkam bila apoenzimntersebut terpisah dengan koenzimnya maka apoenzim ini tidak bias berfungsi. Sitokrom merupakan enzim yang berfungsi sebagai sebagai pembawa electron dalam proses respirasi dan fotosintesis. Komponen-Komponen Komponen-Komponen Enzim Secara kimiawi enzim tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein (apoenzim) dan bagian bukan protein (gugus prostetik) a. Apoenzim Apoenzim merupakan bagian enzim aktif yang tersusun atas protein dan mudah berubah (labil) terhadap faktor lingkungan, misalnya pH dan suhu. b. Gugus prostetik 2+ Gugus prostetik merupakan gugus yang tidak aktif, berupa unsur-unsur logam , seperti besi (Fe , 2+ 2+ 2+ mangan (Mn ), magnesium (Mg ), atau natrium (Na ) yang disebut kofaktor. Gugus prostetik juga dapat berupa bahan organik bukan protein, seperti vitamin B yang disebut Koenzim . Cara kerja enzim Ada 2 teori yang menjelaskan kerja enzim tersebut, yaitu a. Model Gembok
Teori ini dikemukakan oleh seorang ahli yang bernama Fisher. Menurutnya, enzim bagaikan sebuah gembok, memiliki bagian yang berhubungan dengan kunci yang disebut lubang kunci. Bagian lubang kunci ini diibaratkan sebagai sisi aktif enzim, yaitu suatu tempat yang spesifik untuk mengikat substratnya. Substrat digambarkan sebagai sebuah kunci. Mata kunci memiliki struktur lubang kunci pada gembok. Kunci tertentu hanya cocok dengan gembok ter tentu, artinya enzim tertentu hanya bekerja pada substrat tertentu. Apabila sisi aktif bergabung dengan substrat maka e nzim tidak aktif lagi. Bergabungnya enzim dengan substrat membentuk kompleks enzim substrat. Kompleks enzim substrat digambarkan sebagai gembok dimana pada lubang kuncinya terdapat kunci. Setelah reaksi berlangsung, kompleks enzim substrat lepas dan terbentuklah produk. Pada sistem kerja enzim, enzim tidak pernah ikut bereaksi karena setelah terbentuk produk, enzim akan terlepas dan dapat menjalankan fungsi enzim untuk berikatan dengan substrat lain y ang sesuai. Artinya, enzim tidak akan diubah menjadi produk atau enzim hanya berperan sebagai perantara dalam membentuk produk. Produk tersebut berasal dari substrat yang telah bereaksi.
b. Teori Ketepatan Induksi (Induced Fit Theory) Teori ini menyatakan bahwa enzim memiliki sisi aktif yang mudah menyesuaikan dengan substratnya . Dengan kata lain, bentuk sisi aktif enzim bersifat fleksibel. Pada saat substrat bertemu dengan enzim, maka sisi aktif enzim berubah sedemikian rupa sehingga cocok dengaan substrat dan ter bentuklah kompleks enzim substrat. Setelah terjadi reaksi dan produk telah terbentuk, enzim akan lepas. Pada saat ini tidak menutup kemungkinan, substrat lain bergabung dengan enzim. Pada saat itu pula enzim tidak aktif lagi.
Kerja Enzim ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu: a. Teori kunci dan anak kunci ( Lock and key) Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan en zim invertase, sebagai berikut: 1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat 2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi 3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah
4. Enzim + substrat --> Kompleks enzim substrat --> Hasil akhir + Enz im
b. teori kecocokan induksi (induced fit theory) Bukti dari kristalografi sinar x, diketahui bahwa sisi aktif enzim buk an merupakan bentuk yang kaku, tapi bentuk yang fleksibel Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi menyesuaikan bentuk substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat
ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami beberapa perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi menjadi lebih kuat. Interaksi antara enzim dan substrat disebut Induced fit. Komponen Enzim Enzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas:
Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah protein Enzim konjugasi / halo enzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan senyawa selain protein. Bagian dari enzim konjugasi yang berupa protein disebut Apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein disebut prostetik. Struktur prostetik yang terbuat dari logam disebut kofaktor, sedangkan yang terbuat dari bahan organik seperti protein disebut ko enzim jenis-jenis enzim Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu: 1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi 2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia 3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur 4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air 5. ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih 6. Liase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa Sifat Enzim
1. sebagai Biokatalisator Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisator Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi. Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel 2. Enzim menurunkan energi aktivasi Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi)
3. Enzim merupakan protein Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH Pada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi 4. Enzim bekerja spesifik Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa Aktifitas enzim Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim 1. Suhu reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 - 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.
2. Logam berat
Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. 3. Logam Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe. 4. pH Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa. Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH
5. Konsentrasi Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya ak an konstans.
6. Faktor dalam (faktor internal) vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam
tubuh, demikian sebaliknya. Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh. 7. keberadaan Aktivator dan inhibitor Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat. inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat. Ada dua macam inhibitor yaitu: a. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim. b. Inhibitor non kompetitif Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah d an substrat tidak dapat melekat pada enzim
B. Pengertian Metabolisme sangat penting bagi makhluk hidup untuk kelangsungan hidupnya. Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses sebagai berikut. 1. Anabolisme Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawasenyawa organik. 2. Katabolisme Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi
yang sederhana maupun reaksi yang rumit. Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan dan manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara anabolisme dan respirasi katabolisme. Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika. Enzim Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein. Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. 1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia. 2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama. Secara kimia enzim terdiri atas dua bagian (enzim lengkap/holoenzim), yaitu bagian protein (apoenzim) dan bagian bukan protein (gugus prostetik) yang dihasilkan dalam sel makhluk hidup. Jika gugus prostetiknya berasal dari senyawa organik kompleks (misalnya, NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B) disebut koenzim, apabila berasal dari senyawa anorganik (misalnya,besi, seng, tembaga) disebut kofaktor. Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan m emecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim memiliki sifat khusus, yaitu hanya dapat mengakatalisis suatu reaksi tertentu, sebagai contoh enzim lipase hanya dapat mengkatalisis reaksi perubahan dari lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Sifat-sifat enzim sebagai berikut. a. Enzim mengalami denaturasi/kerusakan pada temperatur tinggi. b. Efektif dalam jumlah kecil. c. Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung. d. Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya mempercepat reaksi. e. Spesifik untuk reaksi tertentu. Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktivitas enzim sebagai berikut. 1. Temperatur atau suhu Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akan terhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pad a suhu tinggi aktivitas menurun dan enzim menjadi rusak. 2. Air Air berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pada waktu biji dalam keadaan kering kegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mulailah biji berkecambah. 3. pH Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembali menjadi substrat. 4. Hasil akhir Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu k onstan. Misal, kegiatan pada awal reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir
(banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim. 5. Substrat Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubungan yang sebanding antara substrat dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pH konstan, dan temperatur konstan. Jadi, apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, maka hasil akhir juga dua kali lipat. 6. Zat-zat penghambat Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim. Contoh, garam-garam dari logam berat, seperti raksa. Perlu Anda ketahui juga penamaan enzim pada umumnya disesuaikan oleh nama substrat yang dipecah atau dikatalisis oleh enzim dan biasanya diberi akhiran -ase.Beberapa jenis enzim dan peranannya dapat Anda lihat dari tabel berikut. C. Katabolisme Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraian tersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari t erlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimia yang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakan oleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa. Adenosin Trifosfat (ATP) yang mengandung energi tinggi. Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraian energi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi. 1. Respirasi Respi rasi merupakan proses pembebasan energi kimia dalam tubuh organisme melalui reaksi oksi dasi (penambahan oksigen) pada molekul organik. Dari peristiwa tersebut
akan dihasilkan energi dalam bentuk Adenosin Tr i fosfat (ATP) dan CO2 ser t a H2O (sebagai hasi l si sa) . C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari piruvat (Kebalikan Glikolisis Siklus Krebs, Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan pro tein. Secara garis besar, tahap respirasi pada
tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs. Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul glukosa akan menghasilkan 38 ATP. D. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme Lemak dan Protein Hasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliserol) dan protein (asam amino) masuk ke dalam jalur respirasi sel pada titik-titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerja untuk mengalirkan kelebihan zat intermedier ke dalam jalur anabolisme ke sintesis lemak dan asam amino tertentu. Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai hasil metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hasil dari Siklus Krebs adalah energi ATP, CO2, dan H2O. Hal itu terjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup anaerob tidak menggunakan metabolisme Daur Krebs sebagai penghasil energinya. Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan. Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.
