A.
Sejarah
Enzim
Pada awalnya,
enzim dikenal sebagai protein oleh 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 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 (Anonymous a, 2012).
Dari hasil
penelitian para ahli biokimia ternyata banyak enzim mempunyai gugus bukan
protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Gugus bukan protein ini
disebut dengan kofaktor 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 Prostetik, sedang yang
tidak begitu terikat kuat (mudah dipisahkan secara dialisis) disebut dengan
Koenzim. Keduanya ini dapat memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat.
Sejarah
Penemuan Enzim
Pada tahun 1850,
Louis Pasteur menyimpulkan bahwa fermentasi gula menjadi alkohol oleh ragi yang
dikatalisis ‘fermen’. Pasteur mengemukakan bahwa fermen ini, yang kemudian
dinamakan enzim (‘di dalam ragi’) tidak dapat dipisahkan dari struktur sel ragi
hidup, suatu pendapat yang bertahan selama bertahan-tahun.
Penemuan penting
oleh Eduard Buchner tahun 1897 berhasil mengekstrak ke dalam larutan, suatu
bentuk yang aktif dari sel ragi, yaitu serangkaian enzim yang mengkatalisis
fermentasi gula menjadi alkohol. Penemuan ini membuktikan, bahwa enzim yang
penting ini, yang mengkatalisis lintas metabolik utama penghasil energi,dapat
tetap berfungsi jika dipindahkan dari struktur sel hidup.
Baru pada tahun
1926, enzim urease dapat diisolasi dan dikristalkan oleh James Sumner. Beliau
juga menemukan bahwa semua enzim adalah protein yang memiliki berat molekul
antara 12.000-1 juta. Pada tahun 1930 John Northrop berhasil mengkristalkan
enzim pepsin dan tripsin (Anonymous b, 2012).
B.
Definisi
Enzim
·
Menurut
Damin (2006) menyatakan bahwa enzim adalah suatu kelompok protein yang
menjalankan dan mengatur perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi.
·
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang
berfungsi sebagai katalis (senyawa
yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik (Anonymous
b, 2012)
·
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator, senyawa yang
meningkatkan kecepatan reaksi kimia (William&Wilkins, 1996).
·
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 (Anonymous a, 2012).
·
Menurut
Oman (2008) menyatakan bahwa enzim adalah senyawa organik yang tersusun atas
protein. Enzim merupakan biokatalisator, yaitu enzim merupakan zat yang
terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang berfungsi mempercepat reaksi, tetapi
zat itu sendiri tidak ikut bereaksi.
·
Dapat
disimpulkan bahwa enzim merupakan biokatalisator dalam tubuh makhluk hidup,
yakni suatu senyawa organik yang berperan dalam mempercepat laju reaksi kimia.
C. Struktur
Enzim
Secara keseluruhan enzim (holoenzim)
memiliki dua bagian utama yaitu bagian protein (apoenzim) dan bagian non
protein (proteolitik).
1.
Apoenzim
Apoenzim
adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi
menentukan kekhususan dari enzim. Menurut Amin (2006), apoenzim merupakan suatu
polipeptida yang memiliki struktur kuartener atau struktur tersier dengan
urutan dan komposisi asam amino tertentu dan rantai polipeptida tersebut
distabilkan oleh ikatan kimia yang terjadi dari gugus samping yang terdapat
dalam asam aminonya.
2.
Gugus
prostetik (non protein)
Gugus
prostetik merupakan komponen non protein yang berfungsi sebagai pengaktivasi
enzim sehingga reaksi lebih mudah berlangsung. Ada dua macam gugus prostetik,
yaitu:
a)
Kofaktor
Kofaktor beberapa
enzim bersifat anorganik, misalnya ion Fe2+, Zn2+, dan Cu2+.
Menurut Campbell (2008), kofaktor berfungsi dalam berbagai macam cara, namun
pada semua kasus penggunaan kofaktor, molekul-molekul tersebut melaksanakan
fungsi krusial dalam katalis. Kebanyakan kofaktor tidak terikat secara kovalen
dengan enzim, tetapi terikat dengan kuat. Contoh enzim yang mengandung kofaktor
adalah karbonat anhidrase, dengan kofaktor seng terikat sebagai bagian dari
tapak aktifnya.
b)
Koenzim
Koenzim
merupakan gugus prostetik yang berasal dari molekul organik kompleks. Contoh
koenzim mencakup NADH, NADPH dan adenosina trifosfat. Gugus kimiawi yang dibawa
mencakup ion hidrida (H–) yang dibawa oleh NAD atau NADP+, gugus asetil yang
dibawa oleh koenzim A, formil, metenil, ataupun gugus metil yang dibawa oleh
asam folat, dan gugus metil yang dibawa oleh S-adenosilmetionina. Beberapa
koenzim seperti riboflavin, tiamina, dan asam folat adalah vitamin.
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.
Regenerasi
serta pemeliharaan konsentrasi koenzim terjadi dalam sel. Contohnya, NADPH
diregenerasi melalui lintasan pentosa fosfat, dan S-adenosilmetionina melalui
metionina adenosiltransferase.
D. Tata nama Enzim
Enzim dibagi
menjadi enam kelas, berdasarkan jenis reaksi yang dikatalis. Misalnya, enzim
yang mengkatalis reaksi oksidasi-reduksi serta menggunakan substrat alkohol dan
NAD (nikotinamida adenin dinukleotida), dinamakan alkohol dehidrohenase.
Kelas-kelas
reaksi enzimatis yang lain dan merupakan tata nama IUB dituliskan sebagai
berikut:
|
Kelas
Enzim
|
Tipe
reaksi yang dikatalisis
|
|
Oksidoreduktase
|
Memindahkan H dari suatu substrat ke substrat lain
|
|
Transferase
|
Memindahkan gugus yang bukan H
|
|
Kinase
|
Memindahkan gugus fosforil dari senyawa berenergi
tinggi ke senyawa lain.
|
|
Mutase
|
Memindahkan gugus dari salah satu posisi ke posisi
yang lain dalam molekul yang sama.
|
|
Fosforilase
|
Memecahkan ikatan dengan menambahkan fosfat
anorganik (Pi) kepadanya.
|
|
Fosfatase
|
Hidrolisis substrat dengan pelepasan Pi.
|
|
Liase
|
Pembuangan gugus dengan mekanisme yang bukan
hidrolisis, meninggalkan ikatan rangkap.
|
|
Aldolase
|
Pembelahan ikatan rangkap untuk membentuk gugus
aldehida.
|
|
Dekarboksilase
|
Pembelahan gugus karboksil, melepaskan CO2.
|
|
Hidrolase
|
Penambahan air ke ikatan rangkap atau pembuangan
air membentuk ikatan.
|
|
Sintase
|
Penggabungan dua molekul tanpa menggunakan energi
dari senyawa fosfat berenergi tinggi.
|
|
Isomerase
|
Interkonversi isomer optik, geometrik, atau
posisional.
|
|
Ligase dan Sintase
|
Penggabungan dua senyawa dengan menggunakan energi
yang dilepaskan pada hidrolisis ikatan pirofosfat dari senyawa fosfat
berenergi tinggi.
|
Adapun
menurut Anonymous c (2012) menyatakan bahwa sistem penamaan enzim menurut IUB
berdasarkan 4 kaidah pokok, tata nama enzim sebagai berikut:
1. Enzim dibagi menjadi enam kelas,
berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisisnya, masing-masing di bagi lagi
menjadi 4-13 subklas.
2. Nama enzim terdiri atas 2 bagian. Bagian
pertama menunjukkan substrat, sedangkan bagian kedua menunjukkan tipe reaksi
yang dikatalisisnya, ditambah akhiran –ase.
Contoh:
Alkohol: NAD
oksidoreduktase = alkohol dehidrogenase yang mengkatalisis di bawah ini:
Alkohol + NAD+ -------+
aldehid atau keton + NADH + H+
Sebagai substrat enzim tersebut adalah alkohol, NAD+ bertindak sebagai ko-substrat, sedangkan oksidoreduktase menunjukkan bahwa enzim tersebut mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi.
Sebagai substrat enzim tersebut adalah alkohol, NAD+ bertindak sebagai ko-substrat, sedangkan oksidoreduktase menunjukkan bahwa enzim tersebut mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi.
3. Apabila diperlukan informasi tambahan,
untuk menjelaskan reaksi, dapat dituliskan dalam tanda kurung pada bagian
akhir.
Contoh:
enzim yang mengatalisis reaksi L-malat +
NAD+ ® piruvat + CO2 + NADH + H+ diberi nama L-malat:
NAD+ oksidoreduktase (dekarboksilasi). Enzim yang dimaksud mengkatalisis reaksi
oksidasi reduksi yang disertai dengan pelepasan CO2 (dekarboksilasi).
Bandingkanlah dengan enzim L-malat: NAD+ oksidoreduktase yang
mengkatalisis reaksi berikut ini:
L Malat: NAD+ → Oksaloasetat
+ NADH + H+
Reaksinya adalah dehidrogenase, tanpa disertai dekarboksilasi.
Reaksinya adalah dehidrogenase, tanpa disertai dekarboksilasi.
4. Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC)
yang terdiri dari 4 nomor. Nomor pertama menunjukkan klas enzim yang
bersangkutan (digit pertama), subklas (digit kedua), dan subsubklas (digit
ketiga). Digit keempat adalah untuk enzim spesifik.
E. 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 subtratnyan 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 Anonymous d (2012) 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 :
1) Amilase, yaitu enzim yang menguraikan
amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa 9 suatu disakarida).
2) Maltase, yaitu enzim yang menguraikan
maltosa menjadi glukosa
3) Sukrase, yaitu enzim yang mengubah
sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa.
4) Laktase, yaitu enzim yang mengubah
laktase menjadi glukosa dan galaktosa.
5) Selulase, emzim yang menguraikan
selulosa ( suatu polisakarida) menjadi selobiosa (suatu disakarida)
6) Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan
pektin menjadi asam-pektin.
b. Esterase,
yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.
Contoh-contohnya
:
1) Lipase, yaitu enzim yang menguraikan
lemak menjadi gliserol dan asam lemak.
2) Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan
suatu ester hingga terlepas asam fosfat.
c. Proteinase
atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan
golongan protein.
Contoh-contohnya:
1) Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan
peptida menjadi asam amino.
2) Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan
gelatin.
3) Renin, yaitu enzim yang menguraikan
kasein dari susu.
2.
Oksidase
dan reduktase
Oksidase
dan reduktase merupakan enzim 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
Desmolase merupakan 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.
F. Spesifikasi Enzim
1. Spesifikasi Model Kunci dan Gembok
Spesifikasi jenis ini
pertama kali dikemukakan oleh Emil Fischer. Fischer mengemukakan bahwa struktur
enzim dan substrat memiliki bentuk dan geometri ruang yang saling cocok atau
memenuhi.
2. Spesifikasi Ketepatan Induksi
Daniel Koshland mengatakan
bahwa enzim memiliki bentuk yang fleksibel sehingga
bentuknya dapat berubah mengikuti nteraksi yang terjadi antara enzim dan
substrat.
G.
Faktor yang Mempengaruhi Enzim
1.
Suhu
Setiap
kenaikan 10 derajat Celcius, kecepatan reaksi enzim meningkkat hingga 2 kali
lipat. Hal ini berlaku pada batas suhu yang wajar. Meningkatnya suhu berkaitan
dengan peningkatan energi kinetik pada enzim dan molekul substrat. Dalam suhu
yang lebih tinggi, kecepatan molekul substrat mengalami peningkatan. Sehingga,
ketika bertumbukan dengan enzim, energi molekul substrat mengalami pengurangan.
Hal ini mempermudah molekul substrat terikat pada sisi enzim yang aktif.
Meningkatnya suhu secara ekstrim dapat menyebabkan bergetarnya atom-atom
penyusun enzim sehingga ikatan hidrogen terputus dan enizm mengalami
denaturasi. Denaturasi merupakan kerusakan bentuk tiga dimensi enzim dan
membuat enzim terlepas dari substratnya. Hal ini membuat aktivitas enzim
mengalami penurunan. Denaturasi bersifat tidak dapat balik (irreversible).
Tiap-tiap enzim memiliki suhu optimum, mayoritas enzim memiliki suhu optimum 37
derajat Celcius. Mayoritas enzim tumbuhan memiliki suhu optimum 25 derajat
Celcius.
2.
pH
Enzim
memiliki kepekaan tinggi terhadap perubahan derajat keasaman dan kebasaan (pH)
lingkungan. Enzim bisa tidak aktif jika berada pada basa kuat atau asam
kuat.Enzim intrasel pada umumnya bekerja secara efektif pada kisaran pH 7,0.
Apabila pH ditingkatkan atau diturunkan di luar pH optimalnya, maka aktivitas
enzim akan mengalami penurunan secara cepat. Namun, terdapat enzim yang
mempunyai pH optimal agak basa, seperti amilase, dan sangat asam, seperti
pepsin. Amilase mempunyai pH optimum sekitar 7,5 (agak basa). Sedangkan, pepsin
mempunyai pH optimal sekitar 2 (sangat asam).
3.
Inhibitor Enzim
Kinerja
enzim bisa terhambat oleh adanya zat lain. Zat yang menghalangi kerja enzim
dinamakaninhibitor. Inhibitor dapat menghalangi kerja enzim secara tetap
atau hanya untuk semnetara. Inhibitor enzim dibedakan menjadi 2 jenis, antara
lain inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif.
a. Inhibitor kompetitif
Inhibitor kompetitif merupakan molekul penghalang yang
bersaing dengan substrat untuk memperoleh sisi aktif enzim. Misalnya, sianida
bersaing dengan oksigen agar memperoleh hemoglobin dalam rantai respirasi
terakhir. Penghambatan yang dilakukan oleh inhibitor kompetitif sifatnya
sementara dan bisa diatasi dengan menambah konsentrasi substrat.
b. Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor nonkompetitif yaitu molekul penghambat enzim
yang cara kerjanya dengan menempelkan diri pada bagian luar sisi aktif enzim.
Sehingga, bentuk enzim mengalami perubahan dan sisi aktif enzim tidak bisa
berfungsi. Hal ini membuat enzim substrat tidak bisa masuk ke sisi aktif enzim.
Inhibitor nonkompetitif enzim sifatnya tetap dan tidak bisa terpengaruh oleh
konsentrasi substrat.
Selain
inhibitor, ada juga aktivator yang berpengaruh terhadap kinerja enzim.
Aktivator adalah molekul yang mempermudah enzim berikatan dengan substratnya.
Misalnya, ion klorida yang memiliki peran aktif dalam aktivitas amilase di dalam
ludah.
H.
Regulasi Alosterik pada Enzim
Pada banyak kasus, molekul-molekul
yang secara alami meregulasi aktivitas enzim dalam sel berperilaku mirip inihibitor
non kompetitif dapat-balik. Molekul-molekul ini mengubah bentuk enzim dan
fungsi situs aktifnya dengan cara berikatan dengan suatu situs dibagian lain
molekul melalui interaksi non kovalen. Regulasi alosterik (allosteric regulation) adalah istilah yang digunakan untuk
mendeskripsikan terpengaruhnys fungsi protein pada salah satu situs oleh pengikatan
molekul regulator ke suatu situs lain.Regulasi terebut dapat menghasilkan
inhibisi (penghambatan) atau stimulasi (perangsangan) aktivitas enzim.
1)
Aktivasi dan Inhibisi
Alosterik
Sebagian besar enzim yang
diregulasi secara alosterik terdiri dari dua atau lebih sub unit yang masing
masing terdiri dari suatu rantai polipeptida dan memiliki situs aktifnya
sendiri.Keseluruhan kompleks berosilasi di antara dua bentuk yang berbeda yang
satu aktif untuk katalisasi sementara yang satu lagi tidak.
Dalam jenis aktivasi
alosterik yang lain, molekul substrat yang berikatan dengan satu situs aktif
dapat merangsang daya katalitik suatu enzim multisubunit dengan cara
memengaruhi situs aktif lainnya. Jika enzim memiliki dua atau lebih subunit,
molekul substrat yang menyebabkan kecocokan-terinduksi pada salah satu subunit
dapat memicu perubahan bentuk serupa pada semua subunit lain dari enzim
tersebut. Mekanisme seperti ini disebut kooperativitas (cooperativity), memperbesar respon enzim terhadap substrat. Satu
molekul substrat mempersiapkan enzim untuk menerima molekul-molekul substrat
tambahan dnegan lebih mudah.
2)
Identifikasi Regulator
Alosterik
Walaupun regulasi alosterik
mungkin cukup banyak dijumpai,hanya sedikit dari banyak enzim metabolik yang
telah dikenal yang telah terbukti diregulasi dengan cara ini. Molekul regulator
alosterik sulit ditemukan, sebagian karena molekul macam ini cenderung
berikatan dengan enzim pada afinitas rendah sehingga sulit diisolasi.Akan
tetapi baru baru ini perusahaan farmasi mengalihkan perhatian mereka pada
regulator alosterik. Molekul ini merupakan calon obat menarik untuk regulasi
enzim karena menunjukkan kespesifikan yang lebih tinggi terhadap enzim tertentu
daripada inhibitor yang berikatan dengan situs aktif.
3)
Inhibisi Umpan Balik
Ketika ATP secara alosterik
menghambat suatu enzim dalam jalur pembuatan ATP, maka akan terjadi inhibisi
umpan balik yang merupakan suatu metode umum dalam kontrol metabolik.Dalam
inhibisi umpan balik jalur metabolik menjadi inaktif akibat pengikatan produk
akhir ke enzim yang bekerja di awal jalur sehingga jalur tersebut
terhambat.Beberapa sel menggunakan jalur ini untuk mensintesis asam amino
isoleusin dari treonin sejenis asam amino lain.Isoleusin yang menumpuk akan
memperlambat proses sintesisnya sendiri dengan cara menghambat enzim secara
alosterik.
I.
Peran Enzim di daam Tubuh Makhluk Hidup
1.
Fungsi biologis
Enzim mempunyai berbagai
fungsi bioligis dalam tubuh organisme hidup. Enzim berperan dalam transduksi signal dan
regulasi sel, seringkali melalui enzim kinase dan fosfatase.
Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh, dengan miosin
menghidrolisis ATP untuk menghasilkan kontraksi otot. ATPase
lainnya dalam membran sel umumnya adalah pompa ion yang terlibat
dalam transpor aktif. Enzim juga terlibat dalam
fungs-fungsi yang khas, seperti lusiferase yang
menghasilkan cahaya pada kunang-kunang.
Virus
juga mengandung enzim yang dapat menyerang sel, misalnya HIV integrase dan transkriptase balik.
Salah satu fungsi penting
enzim adalah pada sistem pencernaan hewan. Enzim seperti amilase dan protease
memecah molekul yang besar (seperti pati dan protein) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap
oleh usus. Molekul pati, sebagai contohnya, terlalu besar untuk diserap oleh
usus, namun enzim akan menghidrolisis rantai pati menjadi molekul kecil seperti
maltosa,
yang akan dihidrolisis lebih jauh menjadi glukosa,
sehingga dapat diserap. Enzim-enzim yang berbeda, mencerna zat-zat makanan yang
berbeda pula. Pada hewan pemamah biak, mikroorganisme dalam perut
hewan tersebut menghasilkan enzim selulase
yang dapat mengurai sel dinding selulosa tanaman.
Beberapa enzim dapat bekerja
bersama dalam urutan tertentu, dan menghasilan lintasan metabolisme. Dalam lintasan
metabolisme, satu enzim akan membawa produk enzim lainnya sebagai substrat.
Setelah reaksi katalitik terjadi, produk kemudian dihantarkan ke enzim lainnya.
Kadang-kadang lebih dari satu enzim dapat mengatalisasi reaksi yang sama secara
bersamaan.
Enzim menentukan
langkah-langkah apa saja yang terjadi dalam lintasan metabolisme ini. Tanpa
enzim, metabolisme tidak akan berjalan melalui langkah yang teratur ataupun
tidak akan berjalan dengan cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan sel. Dan
sebenarnya, lintasan metabolisme seperti glikolisis
tidak akan dapat terjadi tanpa enzim. Glukosa, contohnya, dapat bereaksi secara
langsung dengan ATP, dan menjadi terfosforliasi pada
karbon-karbonnya secara acak. Tanpa keberadaan enzim, proses ini berjalan
dengan sangat lambat. Namun, jika heksokinase ditambahkan,
reaksi ini tetap berjalan, namun fosforilasi pada karbon 6 akan terjadi dengan
sangat cepat, sedemikiannya produk glukosa-6-fosfat ditemukan
sebagai produk utama. Oleh karena itu, jaringan lintasan metabolisme dalam
tiap-tiap sel bergantung pada kumpulan enzim fungsional yang terdapat dalam sel
tersebut.
2. Kontrol aktivitas
Terdapat lima cara utama
aktivitas enzim dikontrol dalam sel.
a)
Produksi enzim (transkripsi
dan translasi gen enzim) dapat ditingkatkan atau
diturunkan bergantung pada respon sel terhadap perubahan lingkungan. Bentuk
regulase gen ini disebut induksi dan
inhibisi enzim. Sebagai contohnya, bakteri dapat menjadi resistan terhadap antibiotik seperti penisilin
karena enzim yang disebut beta-laktamase menginduksi
hidrolisis cincin beta-laktam penisilin. Contoh lainnya adalah enzim dalam hati yang disebut sitokrom P450 oksidase
yang penting dalam metabolisme obat. Induksi
atau inhibisi enzim ini dapat mengakibatkan interaksi obat.
b)
Enzim dapat dikompartemenkan,
dengan lintasan metabolisme yang berbeda-beda yang terjadi dalam kompartemen sel yang
berbeda. Sebagai contoh, asam lemak disintesis oleh sekelompok enzim
dalam sitosol,
retikulum endoplasma, dan aparat golgi, dan
digunakan oleh sekelompok enzim lainnya sebagai sumber energi dalam mitokondria
melalui β-oksidasi.
c)
Enzim dapat diregulasi oleh inhibitor dan aktivator.
Contohnya, produk akhir lintasan metabolisme seringkali merupakan inhibitor
enzim pertama yang terlibat dalam lintasan metabolisme, sehingga ia dapat
meregulasi jumlah produk akhir lintasan metabolisme tersebut. Mekanisme
regulasi seperti ini disebut umpan balik negatif karena jumlah produk akhir
diatur oleh konsentrasi produk itu sendiri. Mekanisme umpan balik negatif dapat
secara efektif mengatur laju sintesis zat antara metabolit tergantung pada
kebutuhan sel. Hal ini membantu alokasi bahan zat dan energi secara ekonomis
dan menghindari pembuatan produk akhir yang berlebihan. Kontrol aksi enzimatik
membantu menjaga homeostasis organisme hidup.
d) Enzim dapat diregulasi melalui modifikasi
pasca-translasional. Ia dapat meliputi fosforilasi,
miristoilasi,
dan glikosilasi. Contohnya,
sebagai respon terhadap insulin, fosforilasi banyak enzim termasuk glikogen sintase membantu
mengontrol sintesis ataupun degradasi glikogen
dan mengijinkan sel merespon terhadap perubahan kadar gula dalam darah. Contoh
lain modifikasi pasca-translasional adalah pembelahan rantai polipeptida. Kimotripsin yang merupakan
protease
pencernaan diproduksi dalam keadaan tidak aktif sebagai kimotripsinogen di pankreas.
Ia kemudian ditranspor ke dalam perut di mana ia diaktivasi. Hal ini
menghalangi enzim mencerna pankreas dan jaringan lainnya sebelum ia memasuki
perut. Jenis prekursor tak aktif ini dikenal sebagai zimogen.
e)
Beberapa enzim dapat menjadi
aktif ketika berada pada lingkungan yang berbeda. Contohnya, hemaglutinin
pada virus influenza
menjadi aktif dikarenakan kondisi asam lingkungan. Hal ini terjadi ketika virus
terbawa ke dalam sel inang dan memasuki lisosom.
3. Keterlibatan dalam penyakit
Oleh karena kontrol aktivitas
enzim yang ketat diperlukan untuk menjaga homeostasis,
malafungsi (mutasi, kelebihan produksi, kekurangan produksi ataupun delesi)
enzim tunggal yang penting dapat menyebabkan penyakit
genetik. Pentingnya enzim ditunjukkan oleh fakta bahwa
penyakit-penyakit mematikan dapat disebabkan oleh hanya mala fungsi satu enzim
dari ribuan enzim yang ada dalam tubuh kita.
Salah satu contohnya adalah fenilketonuria.
Mutasi asam amino tunggal pada enzim fenilalania
hidroksilase yang mengatalisis langkah pertama degradasi fenilalanina
mengakibatkan penumpukkan fenilalanina dan senyawa terkait. Hal ini dapat
menyebabkan keterbelakangan mental jika ia tidak
diobati.
Contoh lainnya adalah mutasi silsilah
nutfah (germline mutation) pada gen yang mengkode enzim reparasi DNA.
Ia dapat menyebakan sindrom penyakit kanker keturunan seperti xeroderma pigmentosum. Kerusakan ada enzim
ini dapat menyebabkan kanker karena kemampuan tubuh memperbaiki mutasi pada
genom menjadi berkurang. Hal ini menyebabkan akumulasi mutasi dan mengakibatkan
berkembangnya berbagai jenis kanker pada penderita.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar