1 Proses Pembelajaran 7. Enzim Pada kegiatan belajar ini anda akan mempelajari tentang enzim, mulai dari pengertian, mekanisme kerja, enzim dalam saluran pencernaan, enzik eksogenous dan manfaat enzim. Dengan pengetahuaan ini maka mahasiswa akan lebih mudah memahami penggunaan enzim dan enzim yang dibutuhkan untuk tujuan tujuan tertentu. A. Pengertian enzim Kata “Enzim” berasal dari bahasa latin “en dan zyme” yang artinya “didalam ragi”. Ini mengindikasikan bahwa istilah enzim pada awalnya hanya bersentuhan dengan fermentasi oleh yeast atau ragi. Istilah ini akhirnya disadari menjadi kurang tepat. Hal ini karena enzime tidak hanya berhubungan dengan ragi, tetapi juga bakteri, tanaman dan manusia. Ada tiga kata kunci dalam mendiskusikan tentang enzim, yakni: katalisator, poliptida dan spesifitas. Perdefenisi, enzim adalah katalisator. Katalisator diterjemahkan sebagai substansi yang dapat mempercepat reaksi tetapi dia sendiri tidak bereaksi. Ambil contoh, udara adalah katalisator untuk api. Kita dapat membuat api yang lebih besar ketika kita menambahkan udara melalui penggunaan kipas angin. Enzim adalah katalisator untuk reaksi kimia didalam sel hidup. Reaksi itu dapat berupa penghancuran, pembentukan dan penyusunan kembali dari molekul – molekul untuk menyediakan energy atau materi yang dibutuhkan untuk hidup. Tanpa enzim, reaksi akan berlangsung sangat lambat dan dengan enzim kecepatan reaksi dapat ditingkatkan sampai jutaan kali dibanding dengan sebuah reaksi tanpa enzim. Jadi enzim adalah katalisator, tetapi tidak semua katalisator adalah enzim. Enzim dibentuk dari susunan asam amino yang diikat secara linear (polipeptide) yang membentuk struktur 3 dimensi yang dapat berfungsi sebagai katalisator pada sebuah reaksi dengan tingkat spesifitas tertentu. Asam amino adalah komponen organik yang terdiri dari atom Carbon, Hydrogen, Oxygen dan Nitrogen. Dalam beberapa kasus, asam amino juga mengandung Sulfur. Kumpulan dari 50 atau lebih asam amino disebut protein yang biasanya berbentuk tiga dimensi. Enzim akan tetap berfungsi jika struktur tiga dimensi dari enzim atau protein dapat dipertahankan. Tempertaur dan keasaman dapat menghancurkan bentuk tiga dimensi enzim. Jika struktur tiga dimensi dari enzim hancur, berarti secara bersamaan enzim menjadi tidak aktif. Setiap susunan asam amino yang berbeda akan menghasilkan struktur dan sifat yang berbeda.
38
Embed
Proses Pembelajaran 7. Enzim - Universitas Tadulako
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Proses Pembelajaran 7.
Enzim
Pada kegiatan belajar ini anda akan mempelajari tentang enzim, mulai dari pengertian,
mekanisme kerja, enzim dalam saluran pencernaan, enzik eksogenous dan manfaat enzim.
Dengan pengetahuaan ini maka mahasiswa akan lebih mudah memahami penggunaan enzim dan
enzim yang dibutuhkan untuk tujuan tujuan tertentu.
A. Pengertian enzim
Kata “Enzim” berasal dari bahasa latin “en dan zyme” yang artinya “didalam ragi”. Ini
mengindikasikan bahwa istilah enzim pada awalnya hanya bersentuhan dengan fermentasi oleh
yeast atau ragi. Istilah ini akhirnya disadari menjadi kurang tepat. Hal ini karena enzime tidak
hanya berhubungan dengan ragi, tetapi juga bakteri, tanaman dan manusia. Ada tiga kata kunci
dalam mendiskusikan tentang enzim, yakni: katalisator, poliptida dan spesifitas.
Perdefenisi, enzim adalah katalisator. Katalisator diterjemahkan sebagai substansi yang dapat
mempercepat reaksi tetapi dia sendiri tidak bereaksi. Ambil contoh, udara adalah katalisator
untuk api. Kita dapat membuat api yang lebih besar ketika kita menambahkan udara melalui
penggunaan kipas angin. Enzim adalah katalisator untuk reaksi kimia didalam sel hidup. Reaksi
itu dapat berupa penghancuran, pembentukan dan penyusunan kembali dari molekul – molekul
untuk menyediakan energy atau materi yang dibutuhkan untuk hidup. Tanpa enzim, reaksi akan
berlangsung sangat lambat dan dengan enzim kecepatan reaksi dapat ditingkatkan sampai jutaan
kali dibanding dengan sebuah reaksi tanpa enzim. Jadi enzim adalah katalisator, tetapi tidak
semua katalisator adalah enzim.
Enzim dibentuk dari susunan asam amino yang diikat secara linear (polipeptide) yang
membentuk struktur 3 dimensi yang dapat berfungsi sebagai katalisator pada sebuah reaksi
dengan tingkat spesifitas tertentu. Asam amino adalah komponen organik yang terdiri dari atom
Carbon, Hydrogen, Oxygen dan Nitrogen. Dalam beberapa kasus, asam amino juga mengandung
Sulfur. Kumpulan dari 50 atau lebih asam amino disebut protein yang biasanya berbentuk tiga
dimensi. Enzim akan tetap berfungsi jika struktur tiga dimensi dari enzim atau protein dapat
dipertahankan. Tempertaur dan keasaman dapat menghancurkan bentuk tiga dimensi enzim. Jika
struktur tiga dimensi dari enzim hancur, berarti secara bersamaan enzim menjadi tidak aktif.
Setiap susunan asam amino yang berbeda akan menghasilkan struktur dan sifat yang berbeda.
2
Berat molekul enzim bervariasi dari 13.000 sampai jutaan Daltons. Walaupun sebagian
besar molekul enzim berukuran 30.000-50.000 daltons, enzim yang diproduksi secara
ekstraceluler umumnya memiliki berat molekul yang rendah dan mengandung beberapa ikatan
disulfide untuk membantu mempertahankan struktur protein dalam merespon lingkungan. Enzim
cenderung memiliki berat molekul yang lebih besar dari substratnya. Walaupun enzim adalah
protein yang disusun dari ratusan asam amino, hanya beberapa residu asam amino yang berperan
secara langsung pada reaksi katalisis. Residu asam amino menentukan specifitas dan mekanisme
reaksi dari enzim tertentu. Sementara asam amino yang lain dalam rangkaian ikatan polipeptida
memberikan orientasi lokasi yang cocok anatar bagian yang aktif pada enzim dan substrat.
Sebagian besar enzim terdenaturasi oleh panas dan asam. Akan tetapi terdapat enzim tertentu
yang tetap stabil pada suhu 100oC selama satu jam atau lebih. Kondisi ini dianggap penting
untuk kelangsungan hidup microorganisme yang berkembang biak pada temperature tinggi.
Mikroorganisme yang dapat hidup di wilayah yang temperaturnya tinggi cenderung
memproduksi enzim yang tetap stabil pada suhu tinggi.
Spesifitas enzim dimaknai bahwa enzim hanya dapat bekerja pada substrat spesifik. Sebagai
contoh, enzim amylase hanya dapat memecah ikatan alfa pada polimer glukosa atau yang dikenal
dengan amylose atau pati, tetapi tidak pada sellulose. Padahal perbedaan kedua senyawa ini
hanya pada ikatan alfa pada pati dan beta pada cellulose. Enzim maltase hanya dapat
menghancurkan maltose, tetapi tidak pada disaccharida lainnya. Jadi enzim dapat disimpulkan
sebagai senyawa polipeptida yang berfungsi sebagai katalisator dan hanya bekerja pada substrate
yang spesifik (specifitas).
Didalam proses pencernaan dan metabolisme, dikenal ada tiga type enzyme; (1) enzyme
metabolik, (2) enzyme pencernaan dan (3) enzyme makanan. Enzyme metabolik adalah enzyme
yang berfungsi mempercepat proses reaksi dalam sel hidup, biasanya terdapat dalam darah,
tissue dan organ. Setiap organ dan kurang lebih trilyunan sel tubuh sangat bergantung dari hasil
reaksi metabolik oleh enzyme. Enzim metabolik diproduksi oleh cel hidup, akan tetapi sebagian
besar diproduksi oleh liver dan pancreas serta organ – organ lainnya.
Enzyme pencernaan adalah enzim yang disekresi oleh saluran pencernaan makanan untuk
mencerna bahan makanan menjadi nutrisi yang siap pakai. Nutrisi tersebut kemudian diserap
dalam saluran darah dan yang tidak tercerna akan dibuang dalam bentuk kotoran. Enzim
makanan adalah enzyme yang terdapat didalam makanan yang dimakan. Sebagian besar makanan
3
mentah mengandung enzim. Papain, misalnya, adalah enzim pada buah pepaya, dan bromelain
pada buah nenas. Pemanasan dapat menghancurkan enzim yang tedapat dalam makanan.
B. Sejarah enzim
Walaupun kata enzim baru digunakan pada tahun 1876 yang dimunculkan oleh William
Kuhne, para ahli percaya penggunaan enzim dalam kehidupan jauh sebelum istilah enzim
dimunculkan. Akan tetapi sejarah dimulainya penggunaan enzim dalam kehidupan tidak
diketahui secara pasti. Di zaman lampau, penggunaan mikroorganisme telah dimanfaatkan untuk
tujuan produksi alcohol dan pembuatan keju. Ini berarti, tanpa disadari, enzim telah memainkan
peran dalam industri rumah tangga sejak dahulu kala.
Sejarah technology enzim modern diyakini berawal pada tahun 1833 ketika Payne dan
Persoz mengisolasi ekstrak kompleks dari malt (biji-bijian yang berkecambah). Ekstrak ini
kemudian digunakan untuk merubah pati yang tergelatinise menjadi gula – gula sederhana.
Mereka kemudian memberi nama ekstrak tersebut “Diastase”, nama umum enzim pada saat itu.
Pada tahun 1874, seorang ahli kimia Denmark yang bernama Christian Hansen memproduksi
specimen rennet yang diekstrak dari perut sapi dengan menggunakan larutan garam.
Temuan diatas baru sekedar pembuka jalan dalam technology enzim karena mekanisme yang
terjadi dari proses perubahan pati menjadi gula belum diketahui. Pada abad ke 19, Louis Pasteur
berkeyakinan bahwa fermentasi gula menjadi alcohol terjadi karena adanya kekuatan penting
dalam micoroganisme (yeast) yang disebut “ferments’. Ini berarti bahwa perubahan gula menjadi
alkohol dapat terjadi jika ada mahluk hidup atau microorganisme dan bukan dari cell yang mati.
Kekuatan tersebut diyakini oleh Louis Pasteur tidak dapat dipisahkan dari cel hidup.
Dugaan Louis Pasteur ini dibantah oleh Eduard Buchner tahun 1897 ketika dia melakukan
penelitian dengan menggunakan ekstrak yeast (ragi) tanpa cell hidup ragi. Dia menemukan
bahwa gula dapat difermentasi menjadi alcohol walaupun tanpa keterlibatan cell hidup ragi.
Ekstrak ragi itu disebutnya sebagai “zymase”. Pada tahun 1907 dia menerima hadiah Nobel
dibidang Kimia. Diakhir abad 19, penelitian tentang enzim mulai marak dilakukan. Pada tahun
1891, Dr Jokichi Takamine membuat patent atas produknya yang diberi nama “Taka Koji”
(enzyme amylase) yang diproduksi oleh Jamur “Aspergillus oryzae”. Pada tahun 1894, Takamine
beserta keluarga pindah ke USA dan membuat laboratorium penelitian di New York. Dia
memberikan izin kepada perusahaan obat – obatan “Parke, Davis & company” untuk
4
memproduksi enzim temuannya yang kemudian secara komersial enzim itu disebut
“takadiastase”. Walaupun aplikasi dan terminology enzim sudah cukup lama dikenal, tetapi nanti
pada tahun 1926, Dr James B. Sumner baru dapat membuktikan bahwa enzim sesungguhnya
adalah protein. Dia pula yang pertama melakukan kristalisasi enzim untuk tujuan komersial.
Kristalisasi nezim tripsin dan pepsin baru dapat dilakukan pada tahun 1930an oleh John
Northtrop dan Stanley.
Mekanisme kerja enzim dilaporkan pertama kali oleh seorang ahli kimia Jerman bernama
Emil Fischer (1852-1919). Dia memperkenalkan konsep kunci dan anak kunci. Enzim memiliki
bagian aktif yang disimbolkan anak kunci sehingga harus dibuka dengan kunci. Konsep ini
terkesan bahwa anak kunci dan kunci bersifat kaku dan tak berubah. Daniel E Koshland pada
tahun 1958 kemudian memperkenalkan konsep “tangan dan sarung tangan“ dimana enzim dapat
merubah bentuknya ketika mengikat substrat. Jadi struktur enzim agak fleksibel. Ketika
berinteraksi dengan substrat, bagian aktif dari enzim akan menyesuaikan bentuknya.
Pada industri makanan ternak, komersialisasi enzim baru dilakukan pada tahun 1980 an. Dalam
kurun waktu 20 tahunan enzim telah menunjukkan perkembangan yang cukup berarti dalam
industri makanan. Di Inggris, 90% industri makanan ternak telah menggunakan enzim sebagai
feed additif untuk meningkatkan produksi ternak. Didunia diperkirakan 20% industri makanan
ternak telah menjadikan enzim sebagai bagian integral dalam penyusunan ransum. Diperkirakan
dengan semakin menguatnya tuntutan penggunaan bahan makanan limbah sebagai akibat dari
semakin mahalnya bahan makanan konvensional seperti jagung dan kacang kedele, maka
penggunaan enzim akan menjadi sangat penting akibat rendahnya kualitas bahan makanan
limbah.
C. Kegunaan enzim dalam industri
Saat ini penggunaan enzim telah menyebar luas dihampir sebagian besar industri. Karena itu,
enzim telah menjadi bagian penting dari industri baik untuk makanan manusia (food), untuk
makanan hewan (feed), untuk sumber energy dalam bentuk ethanol atau alkohol (fuel) maupun
untuk industri lainnya. Adapun beberapa industri yang menggunakan enzim adalah: industri
pembuatan roti, industri minuman beralkohol, industri pati / gula, industri kertas, industri
detergen, industri susu, industri farmasi dan industri makanan ternak
Dilihat dari luasnya industri yang memproduksi enzim secara komersial (lihat Tabel 1.1), Pada
tahun 1997, di USA diperkirakan penjualan enzim sebesar 390 juta dollar USA, dan akan
5
meningkat menjadi 685 juta dollar USA pada tahun 2006 (Wrotnowski, 1997). Pada tahun 1999,
penjualan enzim dunia telah bernilai 1 trilyun dollar USA (Bron et al., 1999). Dari total penjualan
tersebut, 66% adalah produk dari enzyme protease untuk industri detergent, kulit dan susu
(makanan bayi), sedangkan sisanya adalah enzim karbohydrase untuk industri makanan ternak,
industri alcohol, pembuatan roti dan industri testil. Industri detergent adalah industri terbesar
yang memproduksi enzim, berkisar 45 % dari total enzim yang diproduksi.
Tabel 1.1. dibawah adalah review dari peran enzim dalam berbagai industri .
Industri Enzim Sumber
Detergen Protease
Amylase
Lipase
cellulase
Bacillus
Bacillus
Humicola, Pseudomonas
Bacillus
Industri Pati Amylase
Glucoamylase
Glukoisomerase
Bacillus
Aspergillus
Bacillus
Susu olahan Protease
Lipase
Lactase
Sulfyhydyloxidase
Rizomucor
Aspergillus
Kluyveromyces,
aspergillus
Aspergillus
Juice dan wine Pectinase
Cellulase
Cellobiase
Glucooksidase
Polyphenoloksidase
Aspergillus
Aspergillus
Aspergillus
Aspergillus
Aspergillus
Industri roti Amylase
Protease
Glukooksidase
Xylanase
Aspergillus
Aspergillus
Aspergillus
Aspergillus
Tekstil Amylase
Cellulase
Catalase
Bacillus
Trichoderma, Humicola
Aspergillus
Makanan
ternak
Phytase
Cellulase
Xylanase
Mannanase
Beta glukanase
Aspergillus
Trichoderma, Humicola
Aspergillus
Aspergillus, Bacillus
Aspergillus
Industri kertas Xylanase Trichoderma, Bacillus
Kulit Protease Aspergillus
6
1.2. Kinetik enzim
1.2.1. Mekanisme kerja enzim
A. Kombinasi Enzim-substrat
Substrat dimaknai sebagai komponen yang akan dirombak oleh kerja enzim. Enzim memiliki
permukaan yang aktif dimana proses reaksi enzimatik itu berlangsung, dan tempat ini sangat
spesifik untuk substrat tertentu. Sebelum substrat di pecah, reaksi katalitik mengharuskan substrat
harus bergabung dengan enzym dalam waktu tertentu membentuk enzim plus substrat kompleks.
Ada beberapa urutan proses kejadian reaksi enzimatik, yakni:
(a) Permukaan substrat yang biasanya reaktif pada proses reaksi kimia akan melakukan
kontak dengan bagian aktif pada enzim.
(b) Terbentuk komponen intermediat dalam bentuk enzim+substrat kompleks
(c) Terbentuknya beberapa molekul subtrate
(d) Beberapa substrate molekul meninggalkan bagian aktif pada enzim
(e) Bagian aktif pada enzim menjadi kosong dan ini berarti enzim siap untuk melakukan
fungsi berikutnya (lihat gambar 2.1).
Untuk dapat melakukan fungsi diatas enzim harus menemukan substrate yang spesifik.
Sebagian besar enzim berukuran lebih besar dari pada substrat, tetapi ada juga enzyme yang
berukuran kecil dan hanya terdiri dari 3-4 gugus asam amino. Artinya, ada enzim yang hanya
dapat menghydrolisis ikatan peptida atara dua asam amino tertentu dan ada enzim yang hanya
dapat menghydrolisis alpha glukan dalam bentuk pati bukan beta glukan dalam bentuk cellulosa.
Beberapa enzim merubah bentuknya ketika reaksi terjadi dengan menyesuaikan pada
bentuk substrat. Karena itu untuk menentukan struktur enzim, analisis dan pengamatan pada saat
enzim tanpa substrat dan dengan substrat akan sangat membantu keakuratan pengamatan struktur
enzim.
Mekanisme kerja enzim dapat dibagi dalam jumlah substrat, ada substrat tunggal dan ada
berbagai substrat. Kajian tentang enzim kinetik pada enzim yang bekerja pada satu substrat ,
pengukuran gerak (kinetik) enzim dengan cara mengukur daya gabung enzim dan pemisahan
enzim dari substrat. Sedangkan untuk enzim yang bekerja pada beberapa substrat, pengukuran
enzim kinetik dilakukan dengan melihat urutan – uran kerja enzim sampai terbentuknya sebuah
produk.
B. Coenzim dan grup prostetik
Beberapa enzim ada dalam bentuk protein murni. Tetapi beberapa enzim tertentu biasanya
terdiri dari protein (apoenzim) yang tidak akan aktif tanpa kehadiran non-protein (cofaktor).
7
Kombinasi dari apoenzim dan kofaktor disebut holoenzim. Jika kofaktor dihilangkan, enzim
tidak akan berfungsi. Kofaktor dapat berupa metal atau komponen organik membutuhkan
komponen molekul organic dengan ikatan yang tidak terlalu kuat yang biasa disebut coenzim.
Jika ikatan antara enzim dengan dengan cofaktor sangat kuat, ini biasa disebut grup prostetik.
Beberapa coenzim berada dalam kondisi bebas dan akan bergabung dengan enzim jika akan
terjadi reaksi.
Coenzim pertama – tama ditemukan oleh seorang ahli biokimia Inggris bernama sir
Arthur Harden (1865-1940). Terinspirasi dari Buchner, dia melakukan penelitian dengan
menggunakan ekstrak Yeast. Dia kemudian menemukan bahwa setelah enzim dipanaskan dimana
dia menganggap enzim akan menjadi rusak, ternyata dapat diaktifkan kembali. Temuan ini
menyadarkan Arthur Harden bahwa enzim dari yeast terdiri dari dua bagian yakni bagian protein
yang akan rusak ketika dipanaskan dan bagian yang bukan protein yang tetap berfungsi walau
dipanaskan. Bagian terbesar dari enzim adalah bagain proteinnya dan sisanya adalah bagain non-
proteinnya. Bagian non protein ini kemudian di namai sebagai coenzim.
Coenzim berfungsi membantu enzim dalam mentransformasi substrat dengan berperan
sebagai penerima atom yang dihilangkan dari substrat atau sebagai donor atom yang dibutuhkan
oleh substrat untuk kemudian dihydrolisis. Mekanismenya adalah substrat dan apoenzim akan
membentuk sebuah kompleks aktif dengan keberadaan coenzim. Jika ikatan dalam substrat
dipecah, satu dari produk substrate yang dipecah ditransfer langsung ke coenzim yang
mempunyai receptor yang cocok dengan ukuran dan bentuk produk. Produk yang ada akan
dilepaskan dari apoenzim dan produk yang masih melekat di coenzim juga akan dilepas sehingga
membentuk prouk bebas. Selanjutnya apoenzim dan coenzim siap melakukan dan mengulang
tugas lagi dalam fungsi yang sama pada substrat selanjutnya. Pada grup prostetik, perbedaanya
adalah hanya pada grup protestic terus melekat pada apoenzim. Banyak coenzim berasal dari
grup vitamin (lihat Tabel 2.1). Salah satu coenzim yang paling penting untuk diketahui adalah
coenzim A (Co A). Coenzim ini mengandung derivasi asam panthothenic. Coenzim A berperan
penting pada proses synthesis dan penghancuran lemak dalam siklus krebs.
Tabel 2.1. Vitamin yang berfungsi sebagai coenzim
Vitamin Fungsi
Larut dalam air
- Vitamin B1 (thiamine)
- Vit. B2 (riboflavin)
Bagian dari coenzim cocarboxylase
Coenzim pada flavoprotein
8
- Niacin
- Vit B6 (pyrodixin)
- Vit B12 (cyanocobalamine)
- Asam Panthothenic
- Biotin
- Asam folat
- Vit C (Asam ascorbat)
Larut dalam lipid
- Vit A
- Vit D
- Vit E
- Vit K
Bagian dari molekul NAD
Coenzim untuk metabolisme asam amino
Aktif dalam pembentukan cel darah merah
Bagian dari coenzim A
Terlibat dalam sinthesis fatty acids
Coenzim untuk synthesis purin dan pirimidine
Penting dalam deposisi kolagen
Untuk penglihatan
Absorpsi Ca dan P
Penting untuk proses synthesis di cel
Coenzim untuk pembekuan darah
Beberapa enzim disekresi dalam bentuk yang tidak aktif (zimogen atu proenzim). Untuk
dapat berfungsi, zimogen tersebut harus berada dalam bentuk aktif dan karenanya mesti
diaktifkan. Ada zimogen yang diaktifkan oleh ion hydrogen dan ada yang bisa aktif setelah
adanya aktiftor tertentu yang juga disekresi oleh organ tertentu. Kondisi seperti ini banyak terjadi
dalam saluran pencernaan.
Proses pengaktifan zimogen dapat terjadi melalui cara langsung tetapi dapat pula terjadi
melalui beberapa langkah atau proces. Banyak prose pengaktifan zimogen tidak dapat diketahui
karena zimogen tersebut telah menjadi aktif sebelum diisolasi. Ketika zimogen diproduksi oleh
sel tertentu dan aktifator di produksi oleh sel yang lain, maka komunikasi antar du sel tersebut
dilakukan untuk proses pengontrolan. Sebagai contoh adalah proses pengaktifan tripsinogen yang
diproduksi di pankreas oleh enterokinase yang diproduksi di brush border usus halus. Proses
pengaktifan enzim tersebut bersifat sangat spesifik dimana hanya satu ikatan dari tripsinogen
yang diputus oleh enterokinase (Neurath dan Walsh, 1976), sehingga terbentuk tripsin. Enzim
tripsin ini akan mengaktifkan chimotripsinogen, proelastase, procarboxypeptidase dan
prophospolipase menjadi secara berturut turut enzim chimotripsin, elastase, carboxypeptidase
dan phospho lipase (lihat Gambar 2.2). Sistim ini disebut pengaktifan zimogen melalui dua
proces.
1.2.2. Faktor yang mempengaruhi kerja enzim
Ada beberapa hal yang mempengaruhi kerja enzim atau kecepatan reaksi. Enzim dapat mati atau
tidak aktif, salah satu sebabnya karena terdanaturasi (lihat Gambar 2.3). Ketika enzim tidak aktif
9
maka enzim tidak dapat berfungsi sebagai katalisator. Ada beberapa penyebab enzim menjadi
tidak aktif, misalnya kekurangan air dan temperature serta pH yang tidak cocok.
Enzim dapat mengkatalisasi sampai beberapa juta reaksi perdetik. Sebagai contoh, reaksi yang
dipercepat oleh orotidine 5-phosphate decarboxylase akan menghabiskan waktu 78 juta tahun
untuk mengahncurkan setengah dari substrat yang tersedia jika tanpa enzim. Akan tetapi jika
karboxylase ditambahkan, proses yang sama hanya terjadi dalam kurun waktu 25 mili detik.
A. Temperatur
Sebagian besar reaksi kimia meningkat akibat peningkatan temperature (lihat Gambar 2.4). Pada
reaksi enzimatik, ketika temperature tertentu dimana kecepatan maksimal reaksi dicapai,
peningkatan temperature akan menurunkan kecepatan reaksi. Penurunan ini diakibatkan karena
sebagian besar protein akan terdanurasi pada suhu panas.
Denaturasi terjadi akibat putusnya ikatan hydrogen dan putusnya ikatan – ikatan yang lemah
lainnya yang membentuk enzim dalam karakter tiga dimensi (lihat gambar). Contohnya adalah
terdenaturasinya protein pada putih telur ketika di panaskan, sehingga putih telur berubah bentuk
dari cair menjadi padat. Perubahan ini menyebabkan struktur dan susunan asam amino pada
enzim menjadi berubah, terutama pada bagian yang aktif. Karena itu kemampuan enzim sebagai
katalisator menjadi hilang.
Gambar 2.4. Pengaruh temperature, pH, konsentrasi substrat dan konsentrasi enzim
terhadap aktifitas enzim
10
B. pH
Sebagian besar enzyme memiliki karakteristik tersendiri terhadap pH yang menyebabkan
aktifitas enzim menjadi maksimal. pH ini disebut sebagai pH optimum. Diatas atau dibawah pH
optimum, kecepatan reaksi menjadi menurun (lihat gambar). Kondisi pH yang terlalu ekstrim
akan menyebabkan protein enzyme menjadi tedenaturasi.
C. Konsentrasi substrat
Kecepatan maksimum dari reaksi enzimatik dimungkinkan apabila konsentarsi substrat
berada dalam jumlah yang maksimum. Pada kondisi ini enzim disebut berada pada fase jenuh,
dimana semua bagian katif pada enzim ditempati oleh substrat sehingga kerjanya menjadi
maksimal. Ketika kondisi ini tercapai, peningkatan konsentrasi substrat tidak akan bermanfaat
karena tidak adanya bagian aktif pada enzim yang masih tersisa untuk melakukan reaksi
enzimatik (lihat gambar 2.4).
D. Konsentrasi enzim
Pada kondisi enzim telah jenuh, semua bagian aktif pada enzim telah dipenuhi oleh
substrat, penambahan substrat akan bermanfaat apabila konsentrasi enzim ditingkatkan.
1.2.3. Reaksi inhibisi
Karena enzim adalah protein, segala penyebab yang dapat merusak struktur tiga dimensi
protein, berarti merusak enzim atau menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. Ada beberapa zat
yang dapat menghambat kerja enzim melalui penghambatan bagian tertentu pada enzim. Ada
pula yang melakukan penghambatan pada bagian coenzim atau grup prostetiknya. Beberapa
bagian enzim yang dapat dihambat adalah pada bagian grup sulfyhidril. Grup ini terdapat pada
enzim dari ikatan cysteine. Cysteine adalah asam amino yang mengandung sulfur. Ferricyanida
dapat merombak grup sulfyhidril menjadi disulfida. Contoh dari enzim yang memiliki grup
sulfyhidril yang sangat peka adalah triosa phospat dehydrogenase.
11
A. Kompetitif inhibisi
Berdasakan mekanisme aksi, inhibisi enzim dibagi menjadi tiga, yakni competitive,
uncompetitif dan non-competitif. Competitif inhibisi adalah kompetisis dengan substrat lain pada
bagian aktif pada enzim. Ini dapat terjadi jika substrat lain memilki bentuk dan struktur kimia
yang hamper sama dengan substrat sesungguhnya (lihat Gamba 2.5). Salah satu contoh untuk
mekanisme ini adalah sulphanilamide (obat sulfa). Para aminobenzoic acid (PABA) adalah
substrat sesungguhnya yang dapat dihambat oleh keberadaan sulphanilamide.
Gambar 2.5. Mekanisme inhibisi dari substrat
Model reaksi kompetitif inhibisi dapat dibuat sebagai berikut: