Enzim

SEJARAH  ENZIM

Pada akhir abad 17, proses degradasi makanan yang terjadi di mulut yaitu penguraian pati oleh ekstrak tumbuhan dan saliva telah diketahui. Tetapi pada abad 17 belum diketahui mekanisme degradasi pati oleh saliva atau ekstrak tumbuhan. Kemudian pada abad 19, seorang ilmuan yaitu Louis Pasteur menyimpulkan aktivitas proses terjadinya fermentasi alkoholik merubah pati menjadi alkohol dikatalisis oleh komponen bahan aktif yang ada dalam sel ragi hidup. Proses katalisis yang terjadi pada saat proses perubahan pati menjadi alkohol pada zaman itu disebut dengan ferment. Kemudian Wilhelm Kuhne mengusulkan nama enzyme yang mempunyai arti in yeast diturunkan dari bahasa yunani en berarti in dan kemudian zyme berarti yeast.

Eduard Buchner dari Universitas Berlin melakukan percobaan studi kemampuan ekstrak ragi yang telah dipisahkan dari sel hidup untuk memfermentasi gula. Hasil percobaan yang telah dilakukan ternyata berhasil dan kemudian disebut dengan zymase. karena penelitiannya ini, Buchner memperoleh hadiah nobel dalam ilmu kimia atas penemuan fermentasi. Pada zaman itu sekitar tahun 1907 penamaan enzim selanjutnya ditambahkan akhiran ase pada akhir nama subtract, misalnya amylase yang menghidrolisis amylase.

Pada awalnya, enzim dikenal sebagai protein oleh James B. Sumner ( 1926 ) yang telah berhasil mengisolasi urease dari tumbuhan kara pedang. Urease adalah enzim yang dapat menguraikan urea menjadi CO₂ dan NH₃. Beberapa tahun kemudian (1930) Northrop dan Kunits dapat mengisolasi pepsin, tripsin, dan kinotripsin. Kemudian makin banyak enzim yang telah dapat diisolasi dan telah dibuktikan bahwa enzim tersebut ialah protein. Ketiga ilmuwan ini meraih penghargaan Nobel tahun 1946 pada bidang kimia.

Dari hasil penelitian para ahli biokim ternyata banyak enzim mempunyai gugus bukan protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Gugus bukan protein ini disebut dengan prostetik ada yang terikat kuat pada protein dan ada pula yang tidak terikat kuat oleh protein.. Gugus terikat kuat pada bagian protein artinya sukar terurai dalam larutan yang disebut dengan kofaktor, sedang yang tidak begitu terikat kuat ( mudah dipisahkan secara dialisis ) disebut dengan Koenzim. Keduanya ini dapat memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat.

PENGERTIAN ENZIM

v  Enzim ialah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi dan ikut beraksi didalamnya sedang pada saat akhir proses enzim akan melepaskan diri seolah – olah tidak ikut bereaksi dalam proses tersebut.

v  Enzim merupakan reaksi atau proses kimia yang berlangsung dengan baik dalam tubuh makhluk hidup karena adanya katalis yang mampu mempercepat reaksi. Koenzim mudah dipisahkan dengan proses dialisis.

v  Enzim berperan secara lebih spesifik dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu dibandingkan dengan katalisator anorganik sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak menghasilkan produk sampingan yang beracun.

v  Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik).

KLASIFIKASI DAN PERANAN ENZIM

A.Klasifikasi Enzim

Guna membantu penelitian mengenai enzim, telah disusun suatu klasifikasi                                                                                             internasional yang menetapkan enam kelas utama fungsi enzim. Kebanyakan enzim menkatalisa pemindahan elektron, atom, atau gugus fungsional. Oleh karena itu, enzim diklasifikasikan dan ditentukan namanya menurut jenis reaksi pemindahan gugus pemberi atau penerima.

Berdasarkan yang dikatalis enzim dibagi memjadi enam :

1.      Oksidoreduktase

Katalis reaksi reduksi-oksidasi. Jenis reaksi yang dikatalis adalah pemindahan elektron. Sering mempergunakan koenzim seperti NAD­+, NADP+, FAD,  atau lipoatsebagai akseptor hydrogen. Nama umum lainnya adalah dehidrogenase, oksidase, peroksidase, dan reduktase.

a.      Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat-zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi.

b.      Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen

      Digolongkan ke dalam 11 subkelas yaitu :

1.1 Bekerja pada gugus –CHOH dari donor

1.2 bekerja pada gugus aldehid atau gugus keton dari donor

1.3 bekerja pada gugus –CH=CH dari donor

1.4 bekerja pada gugus –CH-NH₂ dari donor

1.5 bekerja pada gugus –C-NH dari donor

1.6 bekerja pada donor NADH₂ dan NADPH

1.7 bekerja pada senyawa donor nitrogen lainnya

1.8 bekerja pada gugus sulfur dari donor

1.9 bekerja pada gugus hem dari donor

1.10 bekerja pada donor difenol atau senyawa yang berhubungan

1.11 bekerja pada akseptor H₂O₂

2.      Transferase

·       Katalis transfer gugus fungsi dari satu molekul ke molekul lainnya.reaksi ini berhubungan dengan pemindahan gugus fungsionil. Katalisis  pemindahan atau transfer suatu gugus dari satu senyawa ke senyawa lain seperti amino, karboksil dengan suatu senyawa penerima gugus .

·         Dalam metabolisme banyak langkah-langkah penting yang memerlukan transfer dari satu molekul lain dari kelompok amino, karboksil, metil, asil, glikosil, atau fosforil. Nama umum yang sering digunakan adalah aminotransferase, karnitin asil transferase, dan transkarboksilase.

       Digolongkan dalam 8 subkelas :

2.1 Memindahkan gugus beratom karbon 

2.2 memindahkan residu aldehida dan keton

2.3 asiltranferase

2.4 Glikosiltransferase

2.5 Memindahkan gugus alkil dan gugus yang   berhubungan

2.6 memindahkan gugus nitrogen

2.7 memindahkan gugus yang mengandung fosfat

2.8 memindahkan gugus yang mengandung sulfur

3.      Hidrolase

Mengkatalisis pembelahan ikatan antara karbon dan beberapa atom lain dengan adanya penambaahan air. Mengalami reaksi hidrolisis(pemindahan gugus fungsional ke air). Katalisis reaksi-reaksi hidrolisis dengan melakukan pemisahan ikatan kovalen dengan memecah 1 molekul air. Nama umum yang sering digunakan esterase, peptidase, amilase, fosfatase, urease, pepsin, triipsin, daan kimotripsin.

   Digolonngkan dalam 9 subkelas :

3.1                        bekerja pada ikatan ester

3.2 bekerja pada ikatan glikosida

3.3 bekerja pada ikatan eter

3.4 bekerja pada ikatan peptida (Hidrolase peptida)

3.5 bekerja pada ikatan C-N yang lain dari ikatan peptida

3.6 bekerja pada ikatan asam anhidrida

3.7 bekerja pada ikatan C-C

3.8 bekerja pada ikatan halida

3.9 bekerja pada ikatan P-N

4.      Liase

Mengkatalisis pemecahan ikatan karbon-karbon, karbon sulfur, dan karbon nitrogen tertentu (tidak termasuk peptid). Penambahan gugus ke ikatan ganda atau sebaliknya. Katalisis pemindahan sebuah gugus atau pembuatan ikatan rangkap pada gugus,  atau cleavages yang melibatkan penyusunan ulang elektron. Nama umumnya adalah dekarboksilase, aldolase, sitrat liase, dan dehidratase.

             Digolonngkan dalam 5 subkelas :

      4.1 Adisi pada ikatan karbon-karbon

4.2 Adisi pada ikatan karbon-oksigen

4.3 Adisi pada ikatan karbon-nitrogen

4.4 Adisi pada ikatan karbon-sulfur

4.5 Adisi pada ikatan karbon-halida

5.      Isomerase

Katalisis penyusunan ulang intra molekuler. Mengkatalisis rasemase isomer optik dan geometric dan reaksi reduksi-oksidasiintra molekuler tertentu. Pemindahan gugus di dalam molekul menghasilkan bentuk isomer. Nama umumnya yaitu epimerase, rasemase, dan mutase.

Digolongkan dalam 4 subkelas :

      5.1 Rasemase dan Epimerase

5.2 Isometase cis-trans

5.3 Oksidireduktase intramolekuler

5.4 Transferase Intramolekuler

6.       Ligase

Katalisis reaksi dalam dua molekul yang berhubungan. Pembentukan ikatan C-C, C-S, C-O, dan C-N oleh reaksi kondensasi yang berkaitan dengan penguraian ATP. Energy yang di perlukan untuk pembentukan ikatan sering didapatkan dari hidrolisis ATP. Nama umumnya antara lain sintetase dan karboksilase.

            Digolonngkan dalam 4 subkelas :

      6.1 Membentuk ikatan C-O

6.2 Membentuk ikatan C-S

6.3 Membentuk ikatan C-N

6.4 Membentuk ikatan C-C

Enzim juga dapat dibedakan menjadi eksoenzim dan endoenzim berdasarkan tempat kerjanya, ditinjau dari sel yang membentuknya.Eksoenzim ialah enzim yang aktivitasnya diluar sel. Endoenzim ialah enzim yang aktivitasnya didalam sel.

Selain eksoenzim dan endoenzim, dikenal juga enzim konstitutif dan enzim induktif. Enzim konstitutif ialah enzim yang dibentuk terus-menerus oleh sel tanpa peduli apakah substratnya ada atau tidak. Enzim induktif (enzim adaptif) ialah enzim yang dibentuk karena adanya rangsangan substrat atau senyawa  tertentu yang lain. Misalnya pembentukan enzim beta-galaktosida pada escherichia coli yang diinduksi oleh laktosa sebagai substratnya. Tetapi ada senyawa lain juga yang dapat menginduksi enzim tersebut walaupun tidak merupakan substarnya, yaitu melibiosa. Tanpa adanya laktosa atau melibiosa, maka enzim beta-galaktosidasa tidak disintesis, tetapi sintesisnya akan dimulai bila ditambahkan laktosa atau melibiosa.

B.Peranan Enzim

Terdapat berbagai macam peranan enzim yakni :

a.         Reduksi, yaitu reaksi penambahan hydrogen, electron atau pelepasan oksigen.

b.         Dehidrasi yaitu pelepasan molekul uap air (H₂0).

c.         Oksidasi yaitu reaksi pelepasan molekul hydrogen, electron atau penambahan oksigen

d.        Hidrolisis yaitu reaksi penambahan H₂0 pada suatu molekul dan diikuti pemecahan                               molekul pada ikatan yang ditambah H₂0.

e.         Deminase yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH₂)

f.          Dekarbolisasi yaitu reaksi pelepasan CO₂ dan gugusan karbosil.

g.         Fosforilasi yaitu reaksi pelepasan fosfat.

h.         Transferase yaitu reaksi pemindahan suatu radikal.

Selain itu peranan enzim juga terdapat dalam metabolisme dan sebagai alat diagnosa :

1)      Peran enzim dalam metabolisme

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).Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. 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.

2)      Peranan enzim sebagai alat diagnosis

Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

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:

• 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
• 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.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

• Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.
• Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.
• 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.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

• 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.
• 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.

  

KOFAKTOR ENZIM

1.Kofaktor enzim

Enzim mempunyai berat molekul berkisar dari kira-kira 12.000 sampai lebih dari 1 juta. Beberapa enzim hanya terdiri dari polipeptida dan tidak mengandung gugus kimiawi selain residu asam amino. Enzim terdiri dari  dua bagian yaitu apoenzim (tersusun atas protein) dan gugus prostetik (tersusun atas non protein),sedangkan keseluruhan enzim disebut holoenzim. Gugus prostetik ini terdiri dari: Kofaktor dan koenzim. Kofaktor terdiri dari molekul anorganik, sedangkan koenzim terdiri dari molekul organic.

-Kofaktor

Kofaktor berperananan baik membantu proses katalisis oleh enzim maupun penyusunan struktural yang penting. Fungsi kofaktor pada umumnya adalah untuk memantapkan ikatan nantara subtract pada enzim atau mentransfer electron yang timbul selama katalisa.

Beberapa enzim mengandung atau memerlukan unsur anorganik esensial sebagai kofaktor :

No	Kofaktor	Nama Enzim	Keterangan
1	Zn2+	Karbonik anhidrase, karboksipeptidase, alkalin fosfatase, amino peptidase	Enzim karbonik anhidrase mengkatalisis CO2 dalam darah, enzim karboksipeptidase mengkatalisis protein dalam prankreas, enzim alkalin fosfatase menghindrolisis fosfat dalam beberapa jaringan, dan enzim amino peptidase menghidrolisis peptida dalam ginjal. Zink juga berperan di dalam sintesa Dinukleosida Adenosin (DNA) dan Ribonukleosida Adenosin (RNA), dan protein.
2	Fe2+	Oksidase sitokhorm katalase	Sitokrom merupakan senyawa heme protein yang bertindak sebagai agens dalam perpindahan elektron pada reaksi oksidasi-reduksi di dalam sel. Zat besi mungkin diperlukan tidak hanya untuk pigmentasi bulu merah yang diketahui mengandung ferrum, tetapi juga berfungsi dalam susunan enzim dalam proses pigmentasi
3	Fe3+	Oksidase sitokhorm katalase	Unsur besi merupakan komponen utama dari hemoglobin (Hb), sehingga kekurangan besi dalam pakan akan mempengaruhi pembentukan Hb
4	Cl dan Ca	Amilase	Amilase dalam ludah akan bekerja lebih baik dengan adanya ion klorida dan kalsium
6	Cu2+	Oksidase sitokhrom dan  Tirosinase	Tembaga berperan dalam aktivitas enzim pernapasan, sebagai kofaktor bagi enzim tirosinase dan sitokrom oksidase. Tirosinase mengkristalisasi reaksi oksidasi tirosin menjadi pigmen melanin (pigmen gelap pada kulit dan rambut).

- Koenzim

Koenzim adalah berupa molekul organic yang mentranspor gugus kimia atau electron dari satu enzim ke enzim yang lain, molekul organic itu terikat pada bagian protein enzim.

Kofaktor enzim berfungsi sebagai pembawa sementara atom spesifik atau gugus fungsional :

No	Nama Enzim	Vitamin
1	Nikotinamida adenine dinukleotida	Ion hidrida (H-)
2	Flavina denindinukleotida	Atom hidrogen
3	Tiamin Piro-Fosfat	Aldehida
4	Biostin	CO2
5	Tetra hidrofolat	Gugus satu-karbon lainnya
6	Piridoksal-p	Gugus amino
7	Koenzim A	Gugus asil

Pada beberapa enzim, koenzim atau kofaktor hanya terikat secara lemah atau dalam waktu sementara pada protein, tetapi pada enzin lain senyawa ini terikat kuat atai terikat secara permanen ini di sebut gugus prostetik.Enzim yang stukturnya sempurna dan aktif mengkalis, bersama- sama dengan koenzim atau kofaktor disebut haloenzim dan dan koenzim dan kofaktor bersifat stabil waktu pemanasan atau terdenaturasi oleh pemanasan yaitu apoenzim (bagian protein enzim).