MAKALAH BIOKIMIA TANAMAN ENZIM SECARA UMUM. Oleh : Kelompok 1 / Kelas D

Transkripsi

1 MAKALAH BIOKIMIA TANAMAN ENZIM SECARA UMUM Oleh : Kelompok 1 / Kelas D 1. Devi Anggraini S. ( ) 2. Desi Aulia ( ) 3. Choirun Nisa ( ) 4. Dewi Mar atus S. ( ) 5. Catur Wulan A. ( ) 6. Danang Arinofa ( ) PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2013

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Setiap makhluk hidup di bumi pasti tersusun atas sel-sel yang berperan aktif dalam proses metabolisme. Dalam proses metabolisme ini tentunya membutuhkan zat-zat seperti protein, karbohidrat, vitamin, dan bahan lainnya untuk membantu proses metablisme itu sendiri. Sebagai contoh proses metabolisme saat pembentukan urea yang nyatanya membutuhkan suhu tinggi yang tidak mungkin manusia miliki. Namun, karena 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. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi. Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Enzim sendiri merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu proses dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang. sifat-sifat enzimpun sangat khas, salah satunya yaitu satu enzim hanya memiliki satu substrat. Selain sifat, enzim juga memiliki klasifikasi, tata nama serta spesifikasi tersendiri. Perananan enzim dalam tubuh manusia sangatlah besar. Untuk itu, pemahaman selengkapnya tentang enzim akan dibahas dalam makalah ini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut: 1. Apakah yang dimaksud dengan enzim? 2. Apa sajakah bagian-bagian penyusun enzim? 3. Bagaimanakah sifat-sifat enzim? 4. Bagaimanakah cara kerja enzim? 5. Bagaimana nomenklatur dan klasifikasi enzim? 6. Bagaimanakah regulasi enzim?

3 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Enzim Menurut Kuhne (1878), enzim berasal dari kata in + zyme (yeast) yang berarti sesuatu didalam ragi. Enzim merupakan suatu biokatalisator organic berupa senyawa organik yang tersusun atas protein yang menjadi katalis suatu reaksi tanpa ikut bereaksi. Enzim bekerja secara spesifik terhadap satu reaksi metabolism. Reaksi metabolisme dalam tubuh makhluk hidup sangat banyak, karena itu jenis-jenis enzim pun sangat banyak sebab setiap satu enzim hanya dapat mengkatalis satu jenis reaksi saja. Enzim sangat penting dalam kehidupan, karena semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Jika tidak ada enzim, atau aktivitas enzim terganggu maka reaksi metabolisme sel akan terhambat hingga pertumbuhan sel juga terganggu. Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut: 1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia, 2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama. 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 memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. 2.2 Bagian-bagian Enzim Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim. 1. Apoenzim Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya.

4 2. Koenzim Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat. Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen. Koenzim dapat bertindak sebagai penerima/akseptor hidrogen, seperti NAD atau donor dari gugus kimia, seperti AT P (Adenosin Tri Phosfat). Enzim memiliki sisi aktif, yaitu suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi yang dapat memberikan linkungan mikro yang sesuai untuk terjadinya suatu reaksi kimia. Sisi aktif juga berfungsi sebagai katalis. Pada sisi ini, terdapat gugus prostetik yang diduga berfungsi sebagai zat elektrofilik sehingga dapat mengkatalis reaksi yang diinginkan. Bentuk sisi aktif sangat spesifik sehingga diperlukan enzim yang spesifik pula. Hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzim dan substrat harus saling komplementer. sisi aktif merupakan substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi / ikatan yang lemah. 2.3 Sifat-sifat Enzim a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. b. Enzim bekerja secara spesifik, enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja.

5 c. Enzim merupakan protein. Enzim memiliki sifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena ph yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya. d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit. e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. Atau sebaliknya, menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawa tertentu. Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut. f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, ph, aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat. 2.4 Cara Kerja Enzim Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk reaksi). Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks dengan substrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzim dilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks baru dengan substrat yang lain.

6 Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu teori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yang terinduksi. a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key theory) Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim. b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory) Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substrat membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut. 2.5 Nomenklatur dan Klasifikasi Enzim Fungsi klasifikasi adalah untuk menekan hubungan dan persamaan dengan cara yang tepat dan singkat. Usaha semula untuk menciptakan suatu sistem tata nama enzim-enzim menghasilkan susunan yang membingungkan dari nama-nama yang tidak pasti artinya dan umumnya tidak mempunyai keterangan apa-apa seperti emulsin, peptin dan zimase. Enzim selanjutnya diberi nama subtratnya dengan menambah akhiran ase. Jadi enzim-enzim yang memecahkan pati (amilon) disebut amilase; yang memecahkan lemak (lipos), lipase; dan yang bekerja pada protein, protease. Golongan enzim-enzim diberi nama oksidase, glikodase, dehidrogenase, dekarboksilase, dan sebagainya. Penggolongan klasifikasi enzim menurut sebagai berikut: 1. Hidrolase Hidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu : A. Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat. Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal : a. Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa (suatu disakarida).

7 2 (C6H10O5)n + n H2O n C12H22O11 b. Maltase, yaitu enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa C12H22O11 + H20 maltase amilase amilum maltosa maltosa 2 C6H12O6 glukosa c. Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa. d. Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan galaktosa. e. Selulase, emzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida) menjadi selobiosa (suatu disakarida) f. Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-pektin. B. Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester. Contoh-contohnya : a. Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. b. Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat. C. Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein. Contoh-contohnya: a. Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino. b. Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin. c. Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu. 2. Oksidase dan reduktase, yaitu enzime yang menolong dalam proses oksidasi dan reduksi. Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi; 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. 3. Desmolase, yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya. Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi : a. Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruyat menjadi asetaldehida. b. Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga yang terakhir ini berubah menjadi suatu asam amino.

8 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. 2.6 Regulasi Enzim Regulasi adalah aturan sistem yang ada di dalam tubuh makhluk hidup untuk dapat hidup seimbang, mempertahankan keadaan teratur, konservasi energi, dan sebagai respon terhadap perubahan lingkungan. Enzim bekerja dengan regulasi tertentu. Regulasi enzim terdapat dalam 2 bentuk, yaitu regulasi non-kovalen (noncovalent bonding) dan regulasi modifikasi kovalen (covalent modification). Regulasi non-kovalen adalah terikatnya efektor oleh (biasanya) produk pada daerah alosterik (allosteric effector) secara nonkovalen. Regulasi modifikasi kovalen adalah menempelnya gugus kimia (misalnya fosfat atau nukleotida) pada enzim. Regulasi enzim pada metabolisme tersebut sangat kompleks. oleh karena itu, regulasi enzim dapat dicapai dengan mengubah konsentrasi dan aktifitas enzimatik melalui : 1. Kontrol genetika Pada proses kontrol genetika, terdapat beberapa proses, yaitu Represi dan induksi enzim. Represi enzim merupakan salah satu bentuk dari kontrol negatif pada transkripsi bakteri. Proses tersebut, begitu pun dengan induksi enzim, disebut sebagai kontrol negatif karena protein regulatornya akan menyebabkan inhibisi atau penghambatan dari sintesis mrna sehingga akan menyebabkan penurunan proses sintesis enzim-enzim. Sekalipun inhibisi balik akan menghentikan sintesis dari produk akhir dari suatu pathway, proses ini masih memungkinkan terbuangnya energi dan karbon karena pembentukkan enzim yang tidak diperlukan (karena sudah diinhibisi) masih dilanjutkan. Proses represi enzim bertujuan untuk mencegah sintesis enzim yang turut terlibat dalam pembentukan suatu

9 produk akhir. Pada kasus biosintesis triptofan (gambar 3), produk akhir dari pathway, triptofan, berperan sebagai sebuah molekul efektor yang dapat menghentikan sintesis dari Enzim a, b, c, d, dan e yang turut terlibat pada biosintesis triptofan. Dengan demikian maka akan menghemat banyak molekul ATP yang seharusnya dikeluarkan selama proses sintesis protein, dan menjaga prekusor asam amino untuk sintesis protein lain. Proses ini berlangsung lambat dibandingkan dengan inhibisi balik (yang bekerja sesegera mungkin) karena enzimenzim yang sudah ada harus dikurangi jumlahnya sebagai hasil dari pembelahan sel sebelum efeknya benar-benar terlihat. 2. Modifikasi Kovalen Meskipun sebagian besar enzim diregulasi secara non-kovalen, tetapi terdapat beberapa enzim atau protein yang diregulasi secara modifikasi kovalen. Modifikasi kovalen pada enzim atau protein biasanya dilakukan oleh gugus asetil, fosfat, metil, adenil, dan uridil. Modifikasi kovalen biasanya merupakan perlekatan dapat pulih (tidak permanen). Enzim Modifikasi Glutamin sintetase E. coli Isositrat liase E. coli Isositrat dehidrogenase E. coli Histidin protein kinase sebagian besar bakteri Protein regulator fosforilasi sebagian besar bakteri Adenilisasi Fosforilasi Fosforilasi Fosforilasi Fosforilasi Sitrat liase pada Rhodopseudomonas Asetilasi Protein kemotaksis E. coli Metilasi Tabel 2.1 Enzim yang diregulasi secara modifikasi kovalen

10 3. Enzim Allosterik Enzim allosterik merupakan enzim regulator yang memiliki dua sisi katalik. Salah satu sisi ikatannya untuk substrat dan yang satunya sisi regulator yang berfungsi untuk memodulasi aktivitas enzim. Sisi allosterik memiliki ikatan nonkovalen pada dan interaksinya bersifat reversible. Sisi allosterik ini akan mengikat senyawa pengatur yang disebut efektor atau modulator. Enzim allosterik ini dapat dipacu atau dihambat oleh modulatornya. Sebagai contoh mekanisme penghambatan balik pada pengubahan L-treonin menjadi L-isoleusin yang menggunakan lima macam enzim. Enzim yang pertama adalah dehidratase treonin (E1) akan dihambat oleh L-isoleusin yang merupakan produk akhir dari reaksi multienzim tersebut. Gambar 3.1 Aktivasi Allosterik Berdasarkan modulasinya, enzim allosterik dibedakan menjadi dua kelompok yakni enzim allosterik homotropik dan enzim allosterik heterotropik. Pada enzim allosterik homotropik substrat berperan sebagai modulator. Hal ini dikarenakan subtrat identik dengan modulator. Sementara pada enzim allosterik heterotropik, modulasinya tidak dipengaruhi oleh substratnya sendiri.

11 4. Kompartementasi Gambar 4.1 Kompartmentasi dari biosintesis NAD(P) dan Mayor NAD(P) pada sel eukaryotik Kompartementasi enzim akan meningkatkan efisiensi banyak proses yang berlangsung didalam sel, karena: 1) Reaktan tersedia pada tempat dimana enzim tersedia 2) Senyawa yang akan dikonversi dikirim kearah enzim yang akan berperan untuk menghasilkan produk sesuai yang dikehendaki dan tidak disimpangkan pada lintasan yang lain. Hasil suatu tahap reaksi akan dibebaskan pada tempat dimana hasil ini dapat segera dikonservasi oleh enzim berikutnya. Proses ini berlangsung terus menerus sampai dihasilkan produk akhirnya.

12 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Dari pembahasan yang dipaparkan diatas dapat disimpulkan bahwa enzim adalah senyawa organik yang tersusun atas protein yang menjadi katalis suatu reaksi tanpa ikut bereaksi. Enzim berperan dalam proses metabolisme di tubuh manusia, karena enzim berperan sebagai biokatalisator yang berfungsi mempercepat dan memperlambat reaksi kimia yang ada di tubuh manusia. Cara kerja enzim ada dua yaitu lock and key dan induced fit. Enzim bekerja dengan mekanisme menurunkan energi aktivasi. Berdasarkan klasifikasi dan tata namanya enzim dibagi menjadi beberapa kelas menurut reaksi katalis. Selain itu, enzim jg mempunyai spesifikasi yang khas yaitu umumnya satu enzim hanya memiliki satu substrat.

13 DAFTAR PUSTAKA Barman. t Enzyme Handbook, vol. 1 Springer-Verlag, New York. Kid, Regulasi Allosterik pada Enzim.[Online]. Tesedia: Lehninger, Albert L Dasar-Dasar Biokimia. Erlangga: Jakarta Mardjono, Mahar Farmakologi dan Terapi, Jakarta; Universitas Indonesia Press. Timotius, K.H, 1982, Mikrobiologi Dasar; Salatiga, Universitas Kristen Satya Wacana Sumber internet :