1. Pengertian Enzim
Dengan pastinya hakikat kimia enzim sebagai protein, enzim didefinisikan oleh Dixon dan Webb sebagai suatu protein yang bersifat katalis. Definisi ini, disebabkan oleh kemampuannya untuk mengaktifkan senyawa lain secara spesifik.
Beberapa kata kunci dari definisi enzim ialah (menurut abjad) aktif, katalis, protein dan spesifik. Di sekitar empat kata kunci inilah biasanya paradigma enzim berkembang dan berbagai penyelidikan tentang enzim dilakukan. Oleh karena itu, keempat kata kunci ini perlu diperjelas lagi, walaupun secara singkat saja.
Pertama yang tercakup dalam definisi enzim ialah senyawa yang bersifat protein. Dengan demikian, senyawa yang bukan protein namun mempunyai kemampuan katalis tidak termasuk ke dalam lingkup pembicaraan enzim.
Enzim adalah katalis untuk reaksi-reaksi dalam sistem biologi (biokatalisator), yaitu substansi yang dapat mempercepat atau membantu suatu reaksi kimia tanpa harus ikut terlibat di dalam reaksi itu sendiri. Enzim ditemukan dalam setiap sel hidup, mulai dari organisme bersel tunggal sederhana sampai organisme multiseluler yang kompleks, termasuk manusia.
Enzim tersusun atas protein (Apoenzim), tersedia di alam dan mengontrol pembentukan dan dekomposisi bahan-bahan penting yang ada di sayuran, buah-buahan dan hewan. Reaksi biokimia yang paling sering saat mengaplikasian enzim secara industri adalah peruraian hidrolitik komponen bahan pangan yang memiliki berat molekul (BM) tinggi seperti pati, protein, selulosa, dan sebagainya.
Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut Koenzim. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif.
2. Sifat dan Fungsi Enzim
a. Sifat Enzim
Enzim mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
1) Biokatalisator yaitu mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2) Thermolabil yaitu mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3) Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
4) Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5) Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase, maltase.
6) Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-katalisis pembentukan dan penguraian lemak.
7) Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8) Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
9) Sebagai katalis, enzim mirip dengan katalis lain, yang umumnya senyawa yang jauh lebih kecil, seringkali berupa senyawa anorganik dan bahkan berupa logam. Sifat inilah yang memungkinkan aneka reaksi dapat berlangsung di dalam sel. Dalam mengkatalisis suatu reaksi, diasumsikan enzim berikatan lebih dulu dengan substrat. Akibat ikatan ini, terbentuklah suatu senyawa baru, yang dinamai kompleks enzim-substrat saja, yang dapat disingkat sebagai kompleks ES atau ES saja
b. Fungsi Enzim
· Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh
· Enzim juga terlibat dalam fungs-fungsi yang khas, seperti lusiferase yang menghasilkan cahaya pada kunang-kunang
· Enzim juga berfungsi memecah molekul yang besar (seperti pati dan protein) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap oleh usus.
· Enzim menentukan langkah-langkah apa saja yang terjadi dalam lintasan metabolisme.
c. Jenis-jenis Enzim
1) Koenzim : komponen bukan protein yang membantu aktivitas enzim dalam bentuk senyawa organik
2) Kofaktor : komponen bukan protein yang membantu aktivitas enzim dalam bentuk senyawa anorganik
3) Apoenzim : bagian dari enzim yang berupa protein
4) Holoenzim : seluruh bagian enzim yang strukturnya sempurna dan aktif mengkatalisis bersama koenzim/kofaktor.
5) Gugus prostetik : kofaktor/koenzim yang terikat kuat pada enzim
3. Mekanisme Kerja Ensim
a. Mekanisme Kerja Enzim
§ Enzim berikatan dengan substrat dan mengarahkannya tepat untuk bereaksi.
§ Enzim mengkatalisis suatu reaksi kimia dengan berikatan dengan substrat membentuk kompleks enzim substrat
§ Reaksi berlangsung di suatu daerah dinamis yang berukuran relatif kecil, yaitu tempat aktif enzim atau tempat katalitik. Tempat di luar tempat aktif disebut allosteris site.
§ Tempat aktif ini juga mengandung kofaktor.
§ Enzim dan substrat yang telah diaktifkan membentuk kompleks berenergi tinggi yang tidak stabil dengan konfigurasi elektronik yang tegang antara substrat dan produk.
§ Kompleks stadium transisi kemudian terurai menjadi produk dan melepaskan diri dari enzim.
§ Enzim bebas kemudian mengikat set substrat lain dan mengulang proses tersebut
§ Ikatan enzim enzim substrat yang demikian spesifik dapat dijelaskan melalui 2 teori yaitu :
Ø Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory)
Menurut teori kunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktif enzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok.
Ø Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory).
Menurut teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs aktif tidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel.
§ Model pengikatan ini terus berkembang sehingga dapat digunakan untuk menjelaskan tentang proses terjadinya inhibisi terhadap kerja enzim.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja Enzim
1) Pengaruh pH:
Enzim mempunyai pH optimum (rentang pH) dimana enzim mempunyai aktivitas maksimal di atas atau di bawah pH optimum aktivitas enzim berkurang. Contoh: enzim pepsin, karena bekerja di lambung yang bersuasana asam, memiliki pH optimal 2. Enzim ptialin, karena bekerja di mulut yang bersuasana basa, memiliki pH optimal 7,5-8.
2) Pengaruh suhu:
Semua reaksi kimia dipengaruhi suhu, makin tinggi suhu makin tinggi kecepatan reaksi. Pada reaksi enzimatik, suhu tinggi dapat menyebabkan denaturasi enzim dan aktivitas enzim akan berkurang. Suhu saat enzim mempunyai aktivitas maksimal dinamakan suhu optimum.
3) Aktivator dan Inhibitor
Aktivator adalah zat yang dapat mengaktifkan dan menggiatkan kerja enzim. Contohnya ion klorida, yang dapat mengaktifkan enzim amilase.
Inhibitor adalah zat yang dapat menghambat kerja enzim. Berdasarkan cara kerjanya, inhibitor terbagi dua, inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang bersaing aktif dengan substrat untuk mendapatkan situs aktif enzim, contohnya sianida bersaing dengan oksigen dalam pengikatan Hb. Sementara itu, inhibitor nonkompetitif adalah inhibitor yang melekat pada sisi lain selain situs aktif pada enzim, yang lama kelamaan dapat mengubah sisi aktif enzim.
4) Konsentrasi enzim dan substrat
· Semakin tinggi konsentrasi enzim akan semakin mempercepat terjadinya reaksi. Dan konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.
· Jika sudah mencapai titik jenuhnya, maka konsentrasi substrat berbanding terbalik dengan kecepatan reaksi.
5) Konvensi penamaan
Nama enzim sering kali diturunkan dari nama substrat ataupun reaksi kimia yang ia kataliskan dengan akhiran -ase. Contohnya adalah laktase, alkohol dehidrogenase (mengatalisis penghilangan hidrogen dari alkohol) dan DNA polimerase.
International Union of Biochemistry and Molecular Biology telah mengembangkan suatu tatanama untuk enzim, yang disebut sebagai nomor EC; tiap-tiap enzim memiliki empat digit nomor urut sesuai dengan ketentuan klasifikasi yang berlaku. Nomor pertama untuk klasifikasi teratas enzim didasarkan pada ketentuan berikut: