II. ISI DAN PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Pengertian Enzim
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel. Enzim berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, berlangsung, enzim tidak mengalami mengalami perubahan perubahan jumlah, sehi sehing ngga ga juml jumlah ah enzi enzim m sebe sebelu lum m dan dan sete setela lah h reak reaksi si adal adalah ah teta tetap. p. Enzi Enzim m memp mempun unya yaii selek selekti tivit vitas as dan dan spesi spesifit fitas as yang yang ting tinggi gi terh terhad adap ap reakt reaktan an yang yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi. 2.2 Mekanisme Mekanisme Kerja Kerja Enzim Enzim
Enzim Enzim mening meningkatk katkan an kecepa kecepatan tan reaksi reaksi dengan dengan cara menuru menurunka nkan n energi energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain. Energi potensial hasil reaksi menjadi lebih rendah dari pada pereaksi, sehingga kesetimbangan reaksi reaksi menuju menuju ke hasil hasil reaksi. reaksi. dany danyaa enzim enzim menyeb menyebabk abkan an energ energii aktiva aktivasi si menjad menjadii lebih lebih rendah rendah,, tetapi tetapi enzim enzim tidak tidak mempen mempengar garuhi uhi letak letak kesetim kesetimban bangan gan reaksi. Saat berlangsungny berlangsungnyaa reaksi enzimatik enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan). !katan sementara ini bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim"substrat akan pecah menjadi menjadi enzim dan hasil akhir. akhir. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama. E+Sà
ES
à E+P
2
#eterangan$ E $ Enzim, S$ Substrat (reaktan), ES$ ikatan sementara, %$ &asil reaksi Sistem enzim"substrat untuk tiap"tiap reaksi enzimatik bersifat khusus. #estabilan ikatan enzim"substrat ditentukan oleh konstanta 'ichaelis (#m). 2.3 Struktur Enzim %ada umumnya enzim tersusun dari protein. %rotein penyusun enzim dapat
berupa protein sederhana atau protein yang terikat pada gugusan non"protein. anyak enzim yang hanya terdiri protein saja, misal tripsin. ialisis enzim dapat memisahkan bagian"bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian nonprotein yang berupa koenzim, gugus prostetis dan kofaktor ion logam. 'asing"masing bagian tersebut apabila terpisah menjadi tidak aktif. poenzim apabila bergabung dengan bagian nonprotein disebut holoenzim yang bersifat aktif sebagai biokatalisator. #oenzim dan gugus prostetik berfungsi sama. #oenzim adalah bagian yang terikat secara lemah pada apoenzim (protein). *ugus prostetik adalah bagian yang terikat dengan kuat pada apoenzim. #oenzim berfungsi menentukan jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim. !on logam merupakan komponen yang sangat penting, diperlukan untuk memantapkan struktur protein dengan adanya interaksi antar muatan. 2. K!asi"ikasi Enzim
Enzim dapat digolongkan berdasarkan tempat bekerjanya, substrat yang dikatalisis, daya katalisisnya, dan cara terbentuknya. +mumnya pemberian nama enzim didasarkan atas nama substrat yang dikatalisis atau daya katalisisnya dengan penambahan kataase. 'isal proteinase adalah enzim yang dapat mengkatalisis pemecahan protein. -../
%enggolongan enzim berdasarkan tempat bekerjanya a. Endoenzim
3
Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. +mumnya merupakan enzim yang digunakan untuk proses sintesis di dalam sel dan untuk pembentukan energi (0%) yang berguna untuk proses kehidupan sel, misal dalam proses respirasi. b. Eksoenzim Eksoenzim disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel. +mumnya berfungsi untuk 1mencernakan2 substrat secara hidrolisis, untuk dijadikan molekul yang lebih sederhana dengan ' lebih rendah sehingga dapat masuk melewati membran sel. Energi yang dibebaskan pada reaksi pemecahan substrat di luar sel tidak
-..-
digunakan dalam proses kehidupan sel. %enggolongan enzim berdasarkan daya katalisis a. 3ksidoreduktase. Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi"reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan hidrogen peroksidase (katalase). da beberapa macam enzim elektron transfer oksidase, yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase. Enzim" enzim tersebut mengkatalisis reaksi"reaksi sebagai berikut$ 3ksidase mengkatalisis - macam reaksi$ 4 4
3- 5 (e" 5 &5) - &-3 3- 5 (-e" 5 &5) &-3- 3ksigenase (transferase oksigen)$
4
3- 5 - substrat - substrat"3 &idroksilase $ substrat 5 6 3- substrat"3 - koenzim"& 5 6 3- -
4
koenzim 5 &-3 ehidrogenase$ 7a738 5 (e"5 &5) 7a73- 7a-S3 5 (e"5 &5)
&-S 7a-938 5 (e"5 &5) 9& 4 &idrogen peroksidase$ - &-3- - &-3 5 3 b. 0ransferase.
4
0ransferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut$ 0ransaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan •
•
amina. 0ransfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan
fosfat. 0ransasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil. • c. &idrolase. Enzim ini mengkatalisis reaksi"reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah$ •
#arboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan
•
ester karboksil. :ipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida). %eptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan
•
polipeptida. d. :iase Enzim ini berfungsi
untuk
mengkatalisis
pengambilan
atau
penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah$ :"malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis •
•
reaksi pengambilan air dari malat sehingga dihasilkan fumarat. ekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis
reaksi pengambilan gugus karboksil. e. !somerase !somerase meliputi enzim"enzim yang
mengkatalisis
reaksi
isomerisasi, yaitu$ ;asemase, merubah l"alanin "alanin • Epimerase, merubah "ribulosa"<"fosfat "=ylulosa"<"fosfat • 9is"trans isomerase, merubah transmetinal cisrentolal • !ntramolekul ketol isomerase, merubah "gliseraldehid"8"fosfat • dihidroksi aseton fosfat
5
•
!ntramolekul transferase atau mutase, merubah metilmalonil"9o
suksinil"9o f. :igase Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan - molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat, sebagai contoh adalah enzim asetat>9o"S& ligase yang mengkatalisis rekasi sebagai berikut$ setat 5 9o"S& 5 0% setil 9o 5 '% 5 %"% . g. Enzim lain dengan tatanama berbeda da beberapa enzim yang penamaannya tidak menurut cara di atas, misalnya enzim pepsin, triosin, dan sebagainya serta enzim yang termasuk enzim
-..8
permease.
%ermease
adalah
enzim
yang
berperan
dalam
menentukan sifat selektif permiabel dari membran sel. %enggolongan enzim berdasar cara terbentuknya a. Enzim konstitutif i dalam sel terdapat enzim yang merupakan bagian dari susunan sel normal, sehingga enzim tersebut selalu ada umumnya dalam jumlah tetap pada sel hidup. ?alaupun 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. b. Enzim adaptif %erubahan lingkungan mikroba dapat menginduksi terbentuknya enzim tertentu. !nduksi 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
6
ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa. 'ula"mula 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. coli membentuk enzim beta galaktosidase yang digunakan untuk merombak laktosa. 2.# $akt%r&$akt%r 'ang Mem(engaru)i *eaksi Enzimatik %rotein adalah bagian utama enzim yang dihasilkan sel, maka semua hal yang dapat mempengaruhi protein dan sel akan berpengaruh terhadap reaksi enzimatik. -.<./ Substrat (reaktan) #ecepatan
reaksi
enzimatik
umumnya
dipengaruhi
kadar
substrat.
%enambahan kadar substrat sampai jumlah tertentu dengan jumlah enzim yang tetap, akan mempercepat reaksi enzimatik sampai mencapai maksimum. %enambahan substrat selanjutnya tidak akan menambah kecepatan reaksi. #ecepatan reaksi enzimatik juga dipengaruhi kadar enzim, jumlah enzim yang terikat substrat (ES) dan konstanta 'ichaelis (#m). #m menggambarkan mesetimbangan disosiasi kompleks ES menjadi enzim dan substrat. 7ilai #m kecil berarti enzim mempunyai afinitas tinggi terhadap substrat maka kompleks ES sangat mantap, sehingga kesetimbangan reaksi kearah kompleks ES. pabila nilai #m besar berarti enzim mempunyai afinitas rendah terhadap substrat, sehingga kesetimbangan reaksi kearah E 5 S. -.<.-
Suhu Seperti reaksi kimia pada umumnya, maka reaksi enzimatik dipengaruhi
oleh suhu. #enaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan
7
kecepatan reaksi enzimatik. #epekaan enzim terhadap suhu pada keadaan suhu melebihi optimum disebabkan terjadinya perubahan fisikokimia protein penyusun enzim. +mumnya enzim mengalami kerusakan (denaturasi) pada suhu diatas
#easaman (p&) p& dapat mempengaruhi aktivitas enzim. aya katalisis enzim menjadi
rendah pada p& rendah maupun tinggi, karena terjadinya denaturasi protein enzim. Enzim mempunyai gugus aktif yang bermuatan positif (5) dan negatif ("). ktivitas enzim akan optimum kalau terdapat keseimbangan antara kedua muatannya. %ada keadaan masam muatannya cenderung positif, dan pada keadaan basis
muatannya
cenderung
negatif
sehinggaaktivitas
enzimnya
menjadi
berkurang atau bahkan menjadi tidak aktif. p& optimum untuk masing"masing enzim tidak selalu sama. Sebagai contoh amilase jamur mempunyai p& optimum <,A, arginase mempunyai p& optimum /A. -.<.
%enghambat enzim (inhibitor) !nhibitor enzim adalah zat atau senyawa yang dapat menghambat enzim
dengan beberapa cara penghambatan sebagai berikut$ a. %enghambat bersaing (kompetitif) %enghambatan disebabkan oleh senyawa tertentu yang mempunyai struktur mirip dengan substrat saat reaksi enzimatik akan terjadi. 'isalnya asam malonat dapat menghambat enzim dehidrogenase suksinat pada pembentukan asam fumarat dari suksinat. Struktur asam suksinat mirip dengan asam malonat. alam reaksi ini asam malonat bersaing dengan asam
8
suksinat (substrat) untuk dapat bergabung denganbagian aktif protein enzim dehidrogenase. %enghambatan oleh inhibitor dapat dikurangi dengan menambah jumlah substrat sampai berlebihan. aya penghambatannya dipengaruhi oleh kadar penghambat, kadar substrat dan aktivitas relatif antara penghambat dan substrat. b. %enghambat tidak bersaing (non"kompetitif) Bat"zat kimia tertentu mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion logam penyusun enzim. Senyawa"senyawa seperti sianida, sulfida, natrium azida, dan karbon monooksida adalah senyawa penghambat untuk enzim yang mengandung Ce, yaitu dengan terjadinya reaksi antara senyawa" senyawa tersebut dengan ion Ce yang menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. 'erkuri (&g) dan perak (g) merupakan penghambat enzim yang mengandung gugusan sulfhidril ("S&). %ada penghambatan nonkompetitif tidak terjadi persaingan antara zat penghambat dengan substrat. 'isalnya enzim sitokrom oksidase dihambat oleh 93 (karbon monooksida) dengan mengikat Ce yang merupakan gugusan aktif enzim tersebut. %enghambatan nonkompetitif tidak dapat dikurangi dengan penambahan jumlah substrat, oleh karena daya penghambatannya dipengaruhi oleh kadar penghambat dan afinitas penghambat terhadap enzim. c. %enghambat umpan balik (feed back inhibitor) %enghambatan umpan balik disebabkan oleh hasil akhir suatu rangkaian reaksi enzimatik yang menghambat aktifitas enzim pada reaksi pertama. &asil akhir reaksi juga mempengaruhi pembentukan enzim, yang dapat digambarkan sebagai berikut$ Enzim a Enzim b Enzim c Enzim d dan Enzim e. d. %enghambat alosterik
9
%enghambat alosterik adalah penghambat yang dapat mempengaruhi enzim alosterik. Enzim alosterik adalah enzim yang mempunyai dua bagian aktif, yaitu bagian aktif yang menangkap substrat dan bagian yang menangkap penghambat. pabila ada D senyawa yang dapat memasuki bagian yang menangkap penghambat maka enzim menjadi tidak aktif, senyawa penghambat tersebut merupakan penghambat alosterik. Struktur senyawa penghambat alosterik tidak mirip dengan struktur substrat. %engikatan penghambat alosterik pada enzim menyebabkan enzim tidak aktif, sehingga substrat tidak dapat dikatalisis dan tidak menghasilkan produk. pabila enzim menangkap substrat maka penghambat tidak dapat terikat pada enzim, sehingga enzim dapat aktif mereaksikan substrat
-.<.<
menjadi produk. ktivator (penggiat) atau kofaktor ktivator atau kofaktor adalah suatu zat yang dapat mengaktifkan enzim
yang semula belum aktif. Enzim yang belum aktif disebut pre"enzim atau zymogen (simogen). #ofaktor dapat berbentuk ion"ion dari unsur &, Ce, 9u, 'g, 'o, Bn, 9o, atau berupa koenzim, vitamin, dan enzim lain. -.<. %enginduksi (induktor) !nduktor adalah suatu substrat yang dapat merangsang pembentukan enzim. Sebagai contoh adalah laktosa dapat menginduksi pembentukan enzim beta galaktosidase. :actose > glucose 5 galactose biomass time " galactosidase *alactose transporter
2. Enzim Mikr%,a -an Is%!asi Enzim
10
. erikut ini adalah sejumlah enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme beserta sumber dan aplikasinya dalam industri pangan. a,e! 1. Enzim -an sum,er serta a(!ikasin/a ,agi (angan. Enzim milase
Selulase ekstransukrase *lucose oksidase !nvertase
Sum,er Aspergillus niger A. oryzae Bacillus subtilis Rhizophus sp Mucor rouxii A. niger Trichoderma viridae Leuconostoc mesenteroides A. niger
Saccharomyces cerevisiae S. fragilis A. niger Mucor sp Rhizopus sp A. niger enicillium sp Rhizopus sp A. oryzae
:actase :ipase
%ektinase
%rotease (%roteinase)
;enin mikrobial
B. subtilis Mucor sp Rhizopus sp Mucor nihei M pusillus
A(!ikasi !ndustri roti, bir, sirup, makanan lainnya.
!ndustri konsentrat kopi erbagai kegunaan destran dalam industri pangan %enghilangan glukosa dari telur (industri telur) 'adu tiruan cegah pengkristalan permen !ndustri susu (hidrolisis laktosa) %embentukan cita rasa pada keju
%enjernihan anggur dan sari buah
'encegah pengendapan protein dalam industri bir !ndustri roti, pengepukan daging
%enggumpalan susu (industri keju)
Sumber$ iktat #uliah ioteknologi %angan 0erapan (-AA)
Enzim yang diperoleh dari mikroba didapatkan dengan melalui serangkaian proses panjang. 'enurut Sumanti, ebby., dkk (-AA), prosedur pembuatan enzim yang berasal dari mikroba terdiri dari langkah"langkah sebagai berikut$
11
/.
Seleksi Seleksi dapat didefinisikan sebagai penggunaan prosedur dengan selektivitas
yang tinggi untuk mendeteksi dan mengisolasi mikroorganisme yang diinginkan diantara sekian banyak populasi mikroorganisme. Seleksi dilakukan dalam dua tahap yaitu seleksi primer dan seleksi sekunder. 'elalui seleksi primer, diperoleh beberapa mikroorganisme, tetapi mungkin hanya sedikit sekali diantara mikroorganisme tersebut yang mempunyai nilai komersial karena seleksi primer hanya menentukan mikroorganisme apa saja yang dapat menghasilkan suatu produk dan belum memperhatikan kemampuannya untuk bereproduksi. Seleksi
sekunder
merupakan
tahap
seleksi
lebih
lanjut
dimana
mikroorganisme hasil seleksi primer yang tidak mempunyai potensi untuk digunakan dalam proses industri atau dengan kata lain disingkarkan. Seleksi sekunder dapat dilakukan pada agar cawan dalam labu erlenmeyer atau dalam fermentor berukuran kecil yang berisi substrat cair. Seleksi sekunder meliputi seleksi dengan pendekatan kualitatif dan kuantitatif. 'elalui pendekatan kualitatif dapat diperoleh informasi mengenai spektrum mikroorganisme yang sensitif terhadap produk yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme. 'elalui pendekatan kuantitatif dapat diperoleh informasi mengenai konsentrasi produk yang dapat dihasilkan oleh suatu mikroorganisme bersangkutan apabila ditumbuhkan pada berbagai substrat. -.
!solasi !solasi suatu strain murni pada prinsipnya dapat dilakukan secara bertingkat.
0ingkat
pertama
bisa
dilakukan
secara
manual
yaitu
dengan
cara 12
mengencerkannya. 0ingkat kedua adalah dengan isolasi dengan media yang bersifat selektif bagi mikroorganisme tertentu yang mungkin masih satu golongan. 0ingkat ketiga dari koloni yang seolah"olah sudah murni mungkin masih perlu diencerkan kembali atau diisolasi ulang agar tingkat kemurniannya dapat lebih meyakinkan. +ntuk selanjutnya diperlukan berbagai metode karakterisasi sebagai pembuktian bahwa galur isolat yang diperoleh benar"benar galur murni. 9ara bertingkat tersebut adalah cara konvensional yang sampai kini masih banyak dilakukan. 9ara isolasi yang modern adalah menggunakan alat canggih yaitu dengan alat mikromanipulator. lat ini terdiri dari alat manipulator yang dapat dilihat dari suatu mikroskop. 9ara lain yang sering dilakukan adalah menggunakan kultur khusus artinya media khusus yang bersifat memberi kemudahan bagi tumbuhnya jenis mikroorganisme tertentu yang dikehendaki saja dan dapat menghalangi tumbuhnya mikroorganisme jenis lain yang tidak dikehendaki. 0etapi cara ini masih memungkinkan tumbuhnya jenis yang lain dengan sifat hampir bersamaan, jadi akan lebih baik bila dilanjutkan dengan pengenceran sehingga hasilnya akan lebih meyakinkan terutama dalam hal kemurniannya. 9ara ini disebut pula sebagai cara kultur 2enrichment culture2.
8.
%emurnian enzim %emurnian enzim terdiri dari beberapa tahap, diantaranya adalahF pemisahan
enzim dari substrat (bisa dengan cara disentrifugasi) kemudian tahap ekstraksi 13
enzim. Setelah enzim dipisahkan dari substrat dan mikroba, maka selanjutnya dilakukan beberapa tahapan sesuai dengan produk akhir yang akan dihasilkan. Gika produk akhir yang ingin dihasilkan adalah produk kering maka proses yang dilakukan adalah pengeringan. Gika produk yang ingin dihasilkan adalah produk cair maka proses yang dilakukan adalah evaporasi, filtrasi ataupun osmosis. pabila produk yang ingin dihasilkan adalah produk terfraksionasi maka proses yang dilakukan adalah kromatografi, elektroforesis ataupun pengendapan bertahap. pabila produk yang ingin dihasilkan adalah produk kering standar maka proses yang dilakukan adalah pengendapan aseton, spray dryer, atau freeze dryer. %roses terakhir dari produksi enzim adalah proses penyimpanan. %enggunaan enzim secara luas ternyata menimbulkan sebuah masalah yaitu bagaimana cara me"recover enzim untuk digunakan kembali. Enzim umumnya sangat mahal untuk diproduksi dan diekstrak. 'aka, jawaban dari permasalahan tersebut adalah dengan penggunaan teknologi immobilisasi enzim dan sel.
14
III. PEN00P
3.1 Kesim(u!an /. Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh
sel. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. %ada umumnya enzim tersusun dari protein. Enzim dapat digolongkan berdasarkan tempat bekerjanya, substrat yang dikatalisis, daya katalisisnya, dan cara terbentuknya. -. Setiap bakteri menghasilkan enzim yang berbeda"beda. 8. Enzim yang diperoleh dari mikroba didapatkan dengan melalui serangkaian proses yaitu, seleksi, isolasi dan pemurnian. 3.2 Saran Semoga kedepannya penyusun bisa melaksanakan praktikum tentang enzim mikroba, agar penyusun bisa lebih paham.
15
DA$A* P0SAKA
Sumanti, ebby., 0ita ;ialita. -AA. Bahan A!ar Te"nologi #ermentasi . +7%. Gatinangor ;asuh
;aldo. -A/8. $nzim https$@@raldorasuh.wordpress.com@-A/8@A8@-H@enzim"mikroba@. akses - Cebruari -A/<.
Mi"roba. 0anggal
16
