Enzim dan Metabolime Sel

Metabolisme merupakan totalitas proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme.

.....Proses metabolisme di dalam sel melibatkan aktivitas sejumlah besar katalis biologik yang disebut enzim dan berlangsung melalui Respirasi (katabolisme) dan sintesis (anabolisme).


Reaksi Katabolisme
Adalah reaksi yang sifatnya memecah ikatan kimia yang kompleks menjadi ikatan kimia yang lebih sederhana. pada waktu ikatan putus dan molekul terpecah terjadi pembebasan energi (reaksi exergonik).
Contoh reaksi katabolisme adalah proses respirasi (termasuk aerob dan anaerob)

Reaksi Anabolisme
Adalah reaksi pembentukkan, yaitu pembentukkan molekul sederhana menjadi molekul kompleks. reaksi anabolisme merupakan reaksi sintesis karena adanya transformasi energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia, oleh sebab itu reaksi anabolisme disebut juga reaksi yang membutuhkan energi (endergonik)
Contoh reaksi anabolisme adalah sintesis (termasuk fotosintesisi dan kemosintesis)




Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme

1. ATP
merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.

Reaksinya: ATP --> ADP --> AMP (reaksi tersebut meruapak reaksi bulak balik)
perubahan ATP menjadi ADP di ikuti dengan pembebasan energi sebesar 7,3 kalori/mol ATP.



2. Enzim
.. .Enzim merupakan senyawa organik jenis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator (pemercepat suatu reaksi kimia)sehingga disebut Biokatalisator.
....Reaksi metabolisme dalam sel sangat membutuhkan keberadaan enzim. Seluruh reaksi kimia yang membangun proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis.
Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim di buat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus selalu di dalam sel.

Komponen penyusun enzim
berdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu:
a. enzim sederhana
...enzim dengan seluruh komponen penyusunnya adalah protein
b. Enzim kompleks / Enzim konjugasi / Haloenzim
...Enzim yang komponen penyusunnya tidak hanya terdiri atas protein
...Apoenzim merupakan bagian dari enzin konjugasi yang berupa protein
...prostetik merupakan bagian dari protein konjugasi yang bukan senyawa protein
...gugus prostetik yang terbuat dari senyawa logam disebut kofaktor
...Gugus prostetik yang terbuat dari bahan organik seperti vitamin disebut ko enzim

Kerja Enzim
ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:

1. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key)
2. Teori kecocokan induksi (induced fit theory)

Lock and key

Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut:

1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat
2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi
3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah

4. Enzim + substrat -- Kompleks enzim substrat -- Hasil akhir + Enzim



b. teori kecocokan induksi (induced fit theory)

• Bukti dari kristalografi sinar x, diketahui bahwa sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku, tapi bentuk yang fleksibel
• Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi menyesuaikan bentuk substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat

• Ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami beberapa perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi menjadi lebih kuat.
• Interaksi antara enzim dan substrat disebut Induced fit.

Komponen Enzim
Enzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas:

• Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah protein
• Enzim konjugasi / halo enzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan senyawa selain protein.
• Bagian dari enzim konjugasi yang berupa protein disebut Apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein disebut prostetik.

• Struktur prostetik yang terbuat dari logam disebut kofaktor, sedangkan yang terbuat dari bahan organik seperti protein disebut ko enzim

jenis-jenis enzim
Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu:

1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi
2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia
3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur
4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air
5. Ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih
6. Liase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa

Sifat Enzim

1. sebagai Biokatalisator Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisator Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi. Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel
2. Enzim menurunkan energi aktivasi Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi)

3. Enzim merupakan protein 

• Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH
• Pada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi

4. Enzim bekerja spesifik

• Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa

Aktifitas enzim
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

1. Suhu Reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 - 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.
2. Logam berat Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.
3. Logam Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe.
4. pH Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.

Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH


5. Konsentrasi

• Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan
• Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans.

6. Faktor dalam (faktor internal)

• Vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim.
• Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh, demikian sebaliknya.
• Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh.

7. keberadaan Aktivator dan inhibitor

Aktivator

• Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat.

Inhibitor 

• inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat.

Ada dua macam inhibitor yaitu:

1. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.
2. Inhibitor non kompetitif aalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim

Contoh-contoh kerja enzim dalam proses metabolisme sebagai berikut.

1. Enzim katalase Enzim katalase berfungsi membantu pengubahan hidrogenperoksida menjadi air dan oksigen.
2. Enzim oksidase Enzim oksidase berfungsi mempergiat penggabungan O2 dengan suatu substrat yang pada saat bersamaan juga mereduksikan O2, sehingga terbentuk H2O.

1. Enzim hidrase Enzim hidrase berfungsi menambah atau mengurangi air dari suatu senyawa tanpa menyebabkan terurainya senyawa yang bersangkutan. Contoh: fumarase, enolase
2. Enzim dehidrogenase Enzim dehidrogenase berfungsi memindahkan hydrogen dari suatu zat ke zat yang lain.
3. Enzim transphosforilase Enzim transphosforilase berfungsi memindahkan H3PO4 dari molekul satu ke molekul lain dengan bantuan ion Mg2+.
4. Enzim karboksilase Enzim karboksilase berfungsi dalam pengubahan asam organic secara bolak-balik. Contoh pengubahan asam piruvat menjadi asetaldehida dibantu oleh karboksilase piruvat.
5. Enzim desmolase Enzim desmolase berfungsi membantu dalam pemindahan atau penggabungan ikatan karbon. Contohnya, aldolase dalam pemecahan fruktosa menjadi gliseraldehida dan dehidroksiaseton.
6. Enzim peroksida Enzim peroksida berfungsi membantu mengoksidasi senyawa fenolat, sedangkan oksigen yang dipergunakan diambil dari H2O2.