Makalah tentang enzim

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Suatu organisme hidup adalah rakitan menakjubkan dari reaksi kimia. Masing-masing reaksi seolah berjalan sendiri tapi memberi sumbangan untuk kehidupann organisme sebagai suatu kesatuan. Sel dalam tubuh tumbuhan mampu mengatur lintasan – lintasan metabolik yang dikendalikannnya agar terjadi dan dapat mengatur kecepatan reaksi tersebut dengan cara memproduksi suatu katalisator dalam jumlah yang sesuai dan tepat pada saat dibutuhkan. Katalisator inilah yang disebut dengan enzim.

Peran enzim sebagai biokatalisator sangat berpengaruh terhadap peristiwa-peristiwa dalam tubuh. Hal ini karena enzim sebagai determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya suatu peristiwa fisiologik, yang memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit. Sehingga, dalam keadaan-keadaan tertentu kerja enzim akan mengalami perubahan. Dalam keadaan tubuh yang kurang seimbang, atau tubuh yang kurang sehat, reaksi-reaksi yang terjadi di dalam tubuh menjadi tidak seimbang. Hal ini disebabkan kerja enzim tidak terkoordinasi dengan cermat. Sementara dalam keadaan sehat , semua proses fisiologis akan berlangsung dengan baik serta teratur.

B.     Rumusan Masalah

1.      Bagaimana regulasi enzim?

2.      Bagaimana  cara mengaktivaasi enzim?

3.      Bagaimana penjelasan menganai persamaan Michalis-Mentein?

4.      Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi enzim?

C.     Tujuan

Tujuan dari makalah ini yaitu:

1.      Mengetahui dan memahami tentang regulasi enzim.

2.      Mengetahui dan memahami tentang aktivasi enzim.

3.      Mengetahui dan memahami Persamaan Michallis-Mentein.

4.      Mengetahui dan memahami faktor-faktor yang mempengaruhi enzim.

BAB II

PEMBAHASAN

A.                Regulasi Enzim

Enzim bekerrja dengan regulasi tertentu. Regulasi enzim itu sendiri dilakukan dengan dua cara yaitu:

1)      Secara Mekanisme umpan balik

2)      Pengandalian genetik melalui sintesis protein dalam sel

Enzim teregulasi dengan sangat erat. Namun, ada juga enzim yang tidak teregulaasi. Enzim yang tidak teregulasi bisa menjadi aktiv atau tidak aktiv. Pada enzim yang aktiv, aktivitas pada enzim yang tidak teratur dapat mengganggu fungsi sel dan mampu menyebabkan sejumlah penyakit.

B.                 Aktivasi Enzim

Salah satu sifat enzim yaitu bahwa enzim merupakan biokatalisator yang paling efisien. Dalam menjalankan tugasnya inilah ada beberapa hal yang mempengaruhi kecepetan reaksi yang dilakkan enzim, yang pastinya berhubungan erat dengan energi aktivasi.

Kecepatan reaksi yang tinggi dengan keberadaan enzim berhubungan dengan energi aktivasi. Maksud dar pernyaaan ini yaitu jika reaksi yang terjadi dalam sel berlangsung diluar sel, kecepatannya akan sangat lambat kecuali yang terjadi pada energi diberikan, misalnya dengan peningkatan suhu.  Sementara reaksi dalam sel berlangsung pada suhu sekitar lingkungannya (mis. 5^o - 40^oC).

Yang ke dua yaitu bahwa kecepatan reaksi kimia yang tinggi pada suhu kamar (mis. laboratorium) tidak mungkin terjadi. Maksudnya, karena kebanyakan reaksi kimia, sekalipun mengeluarkan energi, tidak terjadi secara spontan (berlangsung dengan sendirinya) tetapi membutuhkan tambahan energi yang disebut energi aktivasi.

C.                Persamaan Michaelis-Menten

Leonor Michaelis dan Maud Menten pada tahun 1913 mengusulkan suatu model untuk menjelaskan kinetik reaksi enzimatis untuk satu substrat dan satu enzim (Uni-Uni reaction

Hipotesisnya adalah bahwa “Enzim (E), yang bertindak sebagai reaktan tapi tidak digunakan dalam reaksi, menyatu dengan substrat (S) dalam suatu kompleks ES dalam pembentukan produk.”

 E = Enzyme,   S = Substrate,  P = Product

ES = Enzyme-Substrate complex

k1, k2, k3 & k4 = rate constants

Penetuan K_M dan Vmax

Harga K_M bervariasi sangat besar, tapi dari kebanyakan enzim berkisar diantara 10^-1 - 10^-6 M tergantung substrat dan lingkungan seperti suhu dan kuantitas ion. Untuk mendapatkan harga K_M dan Vmax, analisis langsung persamaan diatas dapat dilakukan, tapi cara ini membutuhkan waktu yang lama, dan bantuan komputer sangat penting untuk mengoptimasi harga parameter persamaan dengan cepat.

 

D.                Faktor-faktor yang Mempengaruhi Enzim

a. Konsentrasi Enzim

Seperti pada katalis lain, kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, reaksi pertambahan dengan bertambahnya konsentrasi enzim. Dalam hal in,i substrat yang digunakan dalam jumlah yang berlebih.

b. Konsentrasi substrat

Dengan konsentrasi enzim yang tetap,  pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi. Akan tetapi pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar.

Keadaan ini telah di terangkan oleh Michaelis-Menten dengan hipotesis mereka tentang terjadinya kompleks enzim substrat. Persamaan Miichaelis-Menten yang telah membuktikan hipotesis mereka telah dijelaskan di muka. Untuk dapat terjadi kompleks enzim substrat, diperlukan adanya kontak antara enzim dengan substrat. Kontak ini terjadi pada suatu tempat atau bagian enzim yang disebut bagian aktif.

Pada konsentrasi substrat rendah, bagian aktif enzim ini hanya menampung substrat sedikit. Bila konsentrasi substrat diperbesar, makin banyak substrat yang dapat berhubungan dengan enzim pada bagian aktif tersebut.

Dengan demikian konsentrasi kompleks enzim substrat makin besar dan hal ini menyebabkan makin besarnya kecepatan reaksi. Pada suatu batas konsentrasi substrat tertentu, semua bagian aktif telah dipenuhi oleh substrat atau telah jenuh dengan substrat. Dalam keadaan ini, bertambah besarnya konsentrasi substrat tidak menyebabkan bertambah besarnya kosentrasi kompleks substrat, sehingga jumlah hasil reaksinya pun tidak bertambah besar.

c. Suhu

Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Kerena enzim adalah protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan reaksinya pun akan menurun.

Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan kecepatan reaksi diartikan sebagai kenaikan kecepatan reaksi sebagai akibat kenaikan suhu 10°C. Koefisien suhu ini diberi symbol Q₁₀ untuk reaksi yang menggunakan enzim, Q₁₀ ini berkisar antara 1,1 hingga 3,0 artinya setiap kenaikan suhu 10°C, kecepatan reaksi mengalami kenaikan 1,1 hingga 3,0 kali. Namun kenaikan suhu pada saat mulai terjadinya proses denaturasi akan mengurangi kecepatan reaksi. Oleh karena ada dua pengaruh yang berlawanan, maka akan terjadi suatu titk optimum, yaitu suhu yang paling tepat bagi suatu reaksi yang menggunakan enzim yang tertentu. Tiap enzim mempunyai suhu optimum tertentu: pada umumnya enzim yang terdapat pada hewan mempunyai suhu optimum antara 40°C-50°C, sedangkan pada tumbuhan antara 50°C-60°C. Sebagian enzim terdanaturasi pada suhu di atas 60°C.

d. Pengaruh pH

Seperti protein pada umumnya, struktur ion enzim tergantung pada pH lingkunganya. Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif atau ion bermuatan ganda. Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektifitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat.

Di samping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunya aktifitas enzim. pH  atau daerah pH yang dapat menyebabkan kecepatan reaksi paling tinggi dinamakan pH optimum.

pH optimum dari enzim amilase misalnya, dapat ditentukan dengan menentukan jumlah milligram gula yang terbentuk dari beberapa reaksi yang menggunakan enzim amilase pada berbagai harga pH dan amilum sebagai substrat.

e. Pengaruh inhibitor

1) Hambatan Revesibel

Hambatan atau inhibilisi pada suatu reaksi yang menggunakan enzim sebagai katalis dapat terjadi apabila penggabungan substrat pada bagian enzim mengalami hambatan. Molekul atau ion yang dapat menghambat reaksi tersebut dinamakan inhibitor. Hambatan terhadap aktifitas enzim dalam suatu reaksi kimia ini mempunyai arti yang penting, karena hambatan tersebut juga merupakan mekanisme pengaturan-pengaturan reaksi yang terjadi dalam tubuh kita.

Di samping itu hambatan ini dapat memberikan gambaran lebih jelas tentang mekanisme kerja enzim. Hambatan yang dilakukan oleh inhibitor dapat berupa hambatan tidak revesibel atau hambatan revesibel.

Hambatan tidak revesibel pada umumnya disebabkan oleh terjadinya proses destruksi atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang terdapat pada molekul enzim. Hambatan revesibel dapat berupa hambatan bersaing atau hambatan tidak bersaing.

Hambatan bersaing.

Hambatan bersaing disebabkan karena ada molekul mirip dengan substrat, yang dapat pula membentuk kompleks, yaitu kompleks enzim inhibitor (EI) pembentukan kompleks ES, yaitu melalui penggabungan inhibitor dengan enzim pada bagian aktif enzim. Dengan demikian terjadi persaingan antara inhibitor dengan substrat terhadap bagian aktif enzim melalui reaksi sebagai berikut :

E + S -------------- ES

E + I --------------- EI

Inhibitor yang menyebabkan hambatan bersaing disebut inhibitor bersaing. Inhibitor ini menghalangi terbentuknya kompleks ES dengan cara membentuk kompleks EI dan tidak dapat membentuk hasil reaksi ( P).

E + S -------------- ES ------------ E + P (membentuk hasil reaksi)

E + I -------------- EI ------------ ( tidak terbentuk hasil reaksi)

Dengan demikian adanya inhibitor bersaing dapat mengurangi peluang bagi terbentuknya kompleks ES dan hal ini menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi.

Pengaruh inhibitor bersaing ini tidak tergantung pada konsentrasi inhibitor semata, tetapi juga pada konsentrasi substrat. Pengaruh inhibitor dapat dihilangkan dengan cara menambah sustrat dalam konsentrasi besar. Pada konsentrasi substrat yang sangat besar, peluang terbentuknya kompleks ES juga makin besar. Kecepatan reaksi maksimum ( V_maks ) dapat tercapai pada konsentrasi substrat (s) pada reaksi yang dihambat oleh inhibitor bersaing.

Hambatan tak bersaing

Hambatan tidak bersaing ( non competitive inhibition ) tidak di pengaruhi oleh besarnya konsentrasi substrat dan inhibitor yang melakukannya (inhibitor tidak bersaing). Dalam hal ini inhibitor dapat bergabung dengan enzim di luar bagian aktif. Penggabungan antara inhibitor dengan enzim ini terjadi pada enzim bebas, atau pada enzim yang telah mengikat substrat yaitu kompleks enzim substrat.

E + I ----------- EI

ES + I ------------ ESI

2.) Hambatan tidak reversibel

Telah dijelaskan bahwa baik hambatan bersaing maupun tidak bersaing adalah hambatan bersifat reversibel. Kedua macam hambatan tersebut dapat dirumuskan secara kualitatif. Hambatan tidak reversibel ini dapat terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversibel dengan bagian tertentu pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk enzim. Dengan demikian mengurangi aktivitas katalik enzim tersebut. Sebagai contoh inhibitor molekul iodoase-tamida yang dapat bereaksi dengan gugus –SH suatu enzim tertentu :

Enzim- SH + ICH₂CONH₂ Enzim – S – CH₂CONH + HI

Reaksi ini berlangsung tidak reversibel sehingga menghasilkan produk reaksi dengan sempurna.

3) Hambatan Alosterik

Hambatan yang terjadi pada enzim alosterik dinamakan hambatan alosterik, sedangkan inhibitor yang menghambat dinamakan inhibitor alosterik. Bentuk molekul inhibitor alosterik berkaitan dengan enzim pada tempat diluar bagian aktif enzim. Dengan demikian, hambatan ini tidak akan dapat diatasi dengan penambahan sejumlah besar substrat. Terbentuknya ikatan antara enzim dengan inhibitor mempengaruhi konformasi enzim, sehingga bagian aktif mengalami perubahan bentuk. Akibatnya ialah penggabungan substrat pada bagian aktif enzim terhambat.

 BAB III

PENUTUP

A.               Kesimpulan

Kecepatan reaksi yang tinggi dengan keberadaan enzim berhubungan dengan energi aktivasi.

Kecepatan reaksi kimia yang tinggi pada suhu kamar (mis. laboratorium) tidak mungkin terjadi.

Persamaan Michaelis-Menten. Hipotesisnya adalah bahwa “Enzim (E), yang bertindak sebagai reaktan tapi tidak digunakan dalam reaksi, menyatu dengan substrat (S) dalam suatu kompleks ES dalam pembentukan produk.”

Faktor-faktor yanga mempengaruhi enzim yaitu konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, suhu, Ph, dan inhibitor.

A.                Saran

Dalam pembuatan makalah, membutuhkan bahan yang cukup banyak sehingga cukup sulit untuk memahami materi sebagai bahan makalah.

DAFTAR PUSTAKA

Depdiknas.2003.Kamus Biologi.Balai Pustaka.Jakarta

Kimbal, John W.1994.Biology.Jilid 1, 2 dan 3. Edisi kelima. Erlangga.Jakarta

Murray, Robert K, 1996, Harper’s, Biochemistry

Mc. Gilvery, Robert W, And Gerald W, 1983

Pearce, Evelyne.1997.Anatomi dan Fisiologi untk Paramedis.Gramedia Pustaka Utama.Jakarta.

Robert W. McGilvery dan Gerald W. Goldstein.1983.Biochemistry A Function Approach. Saunders Company.Virginia.

Tim Kashiko.2002.Kamus Lengkap Biologi.Kashiko Press.Surabaya.

Triman Jr, 2007 Materi Biokimia, Surabaya