ENZIM dan Metabolisme

ENZIM

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. 

Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri atas komponen yang disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang berupa nonprotein. Gugus prostetik dibedakan menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Kofaktor berupa gugus anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, dan Fe2+. Beberapa jenis vitamin seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim. Jadi, enzim yang utuh tersusun atas bagian protein yang aktif yang disebut apoenzim dan koenzim, yang bersatu dan kemudian disebut holoenzim.
Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit 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, 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. (lihat bagan)

Sebagai katalis dalam reaksi-reaksi di dalam tubuh organisme, enzim memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat.
2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat.
3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubah kesetimbangan reaksi.
4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik.
6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kerja enzim diantaranya adalah sebagai berikut.

1. Suhu
Enzim tidak dapat bekerja secara optimal apabila suhu lingkungan terlalu rendah atau terlalu tinggi. Jika suhu lingkungan mencapai 0° C atau lebih rendah lagi, enzim tidak aktif. Jika suhu lingkungan mencapai 40° C atau lebih, enzim akan mengalami denaturasi (rusak). Suhu optimal enzim bagi masing-masing organisme berbeda-beda. Untuk hewan berdarah dingin, suhu optimal enzim adalah 25° C, sementara suhu optimal hewan berdarah panas, termasuk manusia, adalah 37° C.

2. pH (Tingkat Keasaman)
Setiap enzim mempunyai pH optimal masing-masing, sesuai dengan "tempat kerja"-nya. Misalnya enzim pepsin, karena bekerja di lambung yang bersuasana asam, memiliki pH optimal 2. Contoh lain, enzim ptialin, karena bekerja di mulut yang bersuasana basa, memiliki pH optimal 7,5-8.

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.

Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.

Metabolisme, Sebuah Reaksi Kompleks

Metabolisme. Sebuah kata yang tentunya tidak asing lagi saat kita mendengarnya. Paling tidak sejak SMP kita mengenal istilah ini. Metabolisme, katanya, juga disebut sebagai reaksi yang sangat penting.

Sebenarnya, apa itu metabolisme? Metabolisme adalah modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel, secara gampangnya yaitu keseluruhan reaksi kimia yang berlangsung di dalam tubuh organisme. Reaksi-reaksi tersebut adalah dasar dari kehidupan, yang membuat sel dapat tumbuh dan bereproduksi, mempertahankan strukturnya, dan merespon lingkungannya. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. Secara keseluruhan, metabolisme bertanggung jawab terhadap pengaturan materi dan sumber energi dari sel. Tugas metabolisme inilah yang menjadikan metabolisme suatu reaksi yang sangat penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup. 

Karena metabolisme merupakan keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam tubuh organisme, tentunya metabolisme tidak hanya terdiri dari satu macam reaksi saja. Secara umum, metabolisme terbagi atas 2 reaksi:
1. Anabolisme (reaksi penyusunan)
2. Katabolisme (reaksi pemecahan)
Walaupun metabolisme hanya terdiri dari dua macam reaksi, baik anabolisme maupun katabolisme bukan merupakan suatu reaksi yang sederhana, melainkan terdiri dari tahapan-tahapan reaksi yang kompleks.

Metabolisme juga merupakan suatu totalitas proses kimia yang berlangsung di dalam sel. Proses tersebut hanya dapat berlangsung jika terdapat materi atau zat yang bereaksi dan didukung energi proses metabolisme tersebut. Di samping dua komponen tersebut, masih ada lagi molekul yang mutlak diperlukan agar metabolisme berlangsung, yaitu ATP dan enzim. ATP (Adenosin Trifosfat) adalah molekul nukleotida berenergi tinggi yang tersusun atas gula pentosa, basa nitrogen adenin, dan mengikat tiga gugus fosfat (trifosfat). Kandungan energi tinggi ini terdapat pada ikatan antara gugus fosfat 1 dan 2 serta gugus fosfat 2 dan 3. Kedua ikatan fosfat ini bersifat labil. Jika gugus 3 dilepas, akan dihasilkan senyawa dengan dua gugus fosfat, yaitu Adenosin Difosfat (ADP) dan dibebaskan banyak energi. Jika gugus 2 juga dilepas, akan dihasilkan senyawa dengan satu gugus fosfat, yaitu Adenosin Monofosfat (AMP) dan juga dibebaskan banyak energi.

Metabolisme sebuah organisme menentukan zat mana yang bergizi dan mana yang beracun bagi organisme tersebut. Contohnya, beberapa organisme prokariot menggunakan hidrogen sulfida sebagai bahan gizi, di sisi lain gas ini merupakan racun bagi hewan. Kecepatan metabolisme, tingkat metabolik, juga mempengaruhi seberapa banyak makanan yang dibutuhkan organisme.

Ciri-ciri yang mencolok dari metabolisme adalah kesamaan dari jalur metabolik dasar antara spesies organisme yang kadang sangat berbeda. Contohnya, serangkaian senyawa antara pada siklus asam sitrat secara umum ditemukan diantara semua makhluk hidup, dari bakteri uniseluler Escherichia coli sampai organisme multiseluler yang sangat besar seperti gajah. Struktur metabolik seperti ini kemungkinan sebagian besar adalah hasil dari efisiensi tinggi dari jalur-jalur reaksi diatas, dan hasil dari penampakan permulaannya dalam sejarah evolusi.