A. Penge Pengerti rtian an dan dan Fung Fungsi si 1. Pengertian Enzim merupakan katalis dalam sistem biologi. Enzim adalah protein yang dihasilkan oleh organisme dan berfungsi sebagai katalisator hayati yang sangat efisien( Nugraha,Setya,dkk : 138. Enzim biasanya terdapat dalam sel dengan konsentrasi yang sangat rendah, dimana mereka dapat meningkatkan la!u reaksi tanpa mengubah posisi kesetimbangan, artinya baik la!u reaksi ma!u maupun la!u reaksi kebalikannya ditingkatkan dengan kelipatan yang sama ("hilip #u$hel, %&&': ) Enzim adalah suatu senya*a organik organik berupa berupa protein yang yang berfungsi berfungsi sebagai biokatalisator. Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senya*a yang berikatan dengan protein. %. +ungsi
Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. a. emper$ emper$epa epatt atau memp memperla erlamba mbatt reaksi reaksi kimia. kimia. Enzim pada hakikatnya merupakan katalis efektif, yang bertanggung !a*ab bagi ter!adinya reaksi kimia terkoordinasi yang terlibat dalam proses biologi dari sistem kehidupan. +ungsi utama suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang ter!adi dalam sel maupun di luar sel ( urray,-#, %&&3 : 1&&. b. engatur se!umlah reaksi yang berbedabeda dalam *aktu yang sama.
B. Persamaa Persamaan n dan Perbedaan Perbedaan Biokatalis Biokatalisator ator dan dan Katalisator Katalisator
1. "ersamaan #atalis #atalis adalah adalah zat yang yang menyeba menyebabka bkan n reaksi reaksi kimia*i kimia*i dapat dapat berlang berlangsun sung, g, dan dalam dalam sel mungki mungkin n berlan berlangsu gsung ng ratusan ratusan reaksi reaksi yang yang masing masingmas masing ing memerlu memerlukan kan enzim enzim tertent tertentu. u. Enzim Enzim mengkatalisis suatu sintesis yaitu pembentukan senya*a kompleks dari molekul sederhana, atau mengkatalisis degradasi yaitu molekul kompleks dirombak men!adi unit yang sederhana dengan $ara hidrolisis ( $/ahill, 0., 0., 1))) : 2%. %. "erbedaan a. #atalisa #atalisator tor bersifat bersifat umum, umum, hanya hanya berfun berfungsi gsi untuk untuk memper$ memper$epa epatt reaksi reaksi yang yang dapat dapat digunaka digunakan n berulang ulang ( satu katalisator mampu mereaksikan % atau 3 bahkan lebih reaksi. Enzim bersifat lebih spesifik hanya digunakan untuk satu reaksi sa!a ( satu enzim hanya untuk satu reaksi b. Enzim lebih efisien dibandingkan dengan katalisator reaksi kimia biasa, karena molekul enzim lebih lebih spesi spesifi fik, k, daya daya katal katalis isato atorr lebih lebih efisi efisien en dan dan dapat dapat berfu berfung ngsi si pada pada kond kondisi isi suhu suhu dan dan konsentrasi ion higrogen(ph normal. $. Enzim Enzim adala adalah h kata katalis lis biol biolog ogis, is, dan dan merek merekaa dike dikena nall sanga sangatt efisi efisien en.. erek erekaa meny menyeb ebab abka kan n peningkatan tingkat, beberapa kali lipat lebih besar dibandingkan dengan dengan katalis kimia terbaik. d. #atalis dapat dapat berupa berupa organik organik atau anorgan anorganik, ik, dan enzim enzim adalah adalah katalis organik organik.. e. Enzim adalah adalah spesifi spesifik k untuk untuk substrat. substrat. 0api 0api katalis katalis lain tidak begitu. begitu. f. anya anya sebagian sebagian ke$il dari enzim, enzim, yang yang dikenal dikenal sebagai sebagai situs aktif aktif berpartis berpartisipa ipasi si dalam proses proses katalitik, yang membedakan mereka dari katalis lain. C. Klasifika Klasifikasi si dan Tatanama tanama Enzim Enzim 1. 0atana tanama ma Enzi Enzim m
Sistem penamaan enzim menurut IUB menurut IUB di!elaskan di!elaskan sebagai berikut:
1. %.
3. .
-eaksi dan enzim yang mengkatalisis membentuk ' kelas, masingmasing mempunyai 13 subkelas Nama enzim terdiri atas % bagian, pertama menun!ukkan substrat dan kedua ditambah dengan –ase yang menun!ukkan tipe reaksi yang dikatalisis. /ontoh: heksosa isomerase (subsrat: heksosa dengan reaksi isomerase. 4ika diperlukan, ditambah dengan informasi tambahan tentang reaksi dalam tanda kurung di bagian akhir nama. /ontoh: 1.1.1. 37 L-malat:NAD + oksidoreduktase (dekarboksilasi). Setiap enzim mempunyai nomor kode (E/ yang terdiri atas: 5igit pertama : kelas tipe reaksi 5igit kedua : subkelas tipe reaksi 5igit ketiga : subsubkelas tipe reaksi 5igit keempat : untuk enzim spesifik /ontoh: %.6.1.1 diuraikan men!adi: #elas % : transferase Subkelas 6 : transfer fosfat Subsubkelas 1 : alkohol merupakan akseptor fosfat Enzim spesifik 1 : heksokinase atau 0":5heksosa 'fosfotransferase
Suatu enzim yang mengkatalisis pemindahan fosfat dari 0" ke gugus hidroksil atom / ke enam molekul glukosa.
%. #lasifikasi 7erdasarkan N/977, enzim diklasifikasikan men!adi enam kelas, yaitu
No.
Kelompok/Kelas
1.
Oksidoreduktase
Sifat Biokimia
Mengkatalisis reaksi reduksi-oksidasi terhadap berbagai gugus
Transferase
Mengkatalisis berbagai reaksi transfer gugus fungsional dari molekul donor ke molekul akseptornya. Salah satu subkelompok enzim transferase adalah enzim-enzim kinase yang mengendalikan metabolisme dengan jalan mentransfer gugus fosfat dari AT ke molekul lain.
!.
"idrolase
Mengkatalisis reaksi penambahan molekul air pada suatu ikatan# yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi penguraian $hidrolisis%
&.
'iase
2.
Mengkatalisis reaksi penambahan molekul air# ammonia atau karbon dioksida pada suatu ikatan
No.
Kelompok/Kelas
Sifat Biokimia
rangkap# atau melepaskan air# ammonia# atau karbon dioksida dan membentuk ikatan rangkap.
(.
)somerase
+.
'igase
Mengkatalisis berbagai reaksi isomerisasi# antara lain isomerisasi ' menjadi *# reaksi mutasi $perpindahan posisi suatu gugus%# dan lain-lain.
Mengkatalisis reaksi dimana dua gugus kimia disatukan atau diikatkan $ligasi% dengan menggunakan energi yang berasal dari AT.
a. Kelas Oksidoreduktase (EC 1) Se$ara umum kelas oksidoreduktase merupakan kelas yang men$akup semua enzim yang mampu mengkatalisis reaksi oksidasi dan reduksi. "ada reaksi yang dikatalisis kelas enzim ini, salah satu substrat mengalami oksidasi, sedangkan substrat yang lain mengalami reduksi. 5alam hal ini ter!adi reaksi transfer elektron dari satu molekul yang disebut reduktan (donor elektron ke satu molekul lain yang disebut sebagai oksidan (akseptor elektron. ; 7 < ; 7
7erdasarkan reaksi di atas, bertindak sebagai reduktan dan 7 bertindak sebagai oksidan. #elas oksidoreduktase terbagi men!adi beberapa subkelas, mulai dari E/. 1.1 hingga E/. 1.%1 dan E/. 1.)6. /ontoh enzim kelas oksidoreduktase yang dipresentasikan adalah •
Alkool deidrogenase (EC 1.1.1.1) Enzim in termasuk dalam subkelas enzim yang bertindak pada gugus /= donor. Subkelas ini terdiri dari dehidrogenase yang beker!a mengkatalisis reaksi pada alkohol primer, sekunder, dan hemiasetal. 7erdasarkan sub subkelasnya, enzim ini membutuhkan akseptor berupa N5 ; dan atau N5";. /ontoh reaksinya sebagai berikut: /3/%= ; N5; < /3/= ; N5 ; ; 7erdasarkan rekasi tersebut, alkohol dehidrogenase mengkatalisis reaksi pengubahan alkohol men!adi aldehid atau keton yang bersifat re>ersibel. Enzim ini diaplikasikan di antaranya dalam industri pembuatan alkohol dan farmasetika (sintesis senya*a obat. Laccase (EC 1.1!.".#) Enzim ini tergolong subkelas enzim yang bertindak pada difenol dan molekul se!enisnya sebagai donor. Sub subkelasnya membutuhkan oksigen sebagai akseptor. 7erikut ini adalah $ontoh reaksi yang dikatalisis oleh laccase:
Enzim ini se$ara luas diaplikasikan di berbagai industri, antara lain industri kertas, tekstil, makanan, kesehatan,biosensor dan diagnosis, bioremediasi, dan biodegradasi. • Katalase (EC 1.11.1.$) Enzim ini termasuk dalam subkelas enzim yang membutuhkan peroksidase sebagai akseptor. Subkelas enzimnya hanya memiliki satu subsubkelas, yaitu dapat bertindak pada peroksidase sebagai akseptor. -eaksi yang dikatalisis katalase sebagai berikut:
plikasi enzim ini meliputi industri makanan, tekstil, dan medis. #etiga enzim tersebut dapat bersumber dari organisme prokariotik seperti bakteri, organisme eukariotik seperti ragi dan !amur, he*an ($ontoh: serangga, tumbuhan, dan manusia (hati. b. Kelas Transferase Enzimenzim yang masuk dalam kelas ini merupakan enzimenzim yang dapat mengkatalisis reaksi transfer gugus fungsi dari suatu molekul ke molekul yang lain. /ontoh enzim yang termasuk dalam kelas ini adalah %lutation&'&Transferase (EC #..1.1) Enzim ini terklasifikasi dalam subkelas enzim yang mentransfer gugus alkil dan aril (selain metil. Enzim ini mengkatalisis reaksi kon!ugasi antara e!obiotic atau berbagai senya*a toksik elektrofilik endogen dan eksogen, termasuk beberapa karsinogen dan antineoplastik dengan ?S. -eaksi umumnya sebagai berikut: -@ ; glutathione < @ ; -Sglutathione 5imana : - < alifatik, aromatik, heterosiklik @ < sulft, nitril, halida Sumber enzim ini berasal dari organisme prokariotik dan eukariotik. 5i dalam sel terdapat pada organel sitosol, mitokondria, dan mikrosom. Se$ara umum struktur enzim ini adalah dimer. "eran enzim ini antara lain dalam detoksifikasi dan metabolisme senya*a Aenobiotik dan endobiotik, mengurangi efekti>itas agen antikanker B antiparasit yang digunakan untuk pengobatan kanker dan penyakit parasit. 5alam modifikasinya di bidang medis, ikatan yang stabil antara c"#$ dan $%&#'-' dan dapat digunakan sebagai perspektif baru untuk pengembangan inhibitor $%& ire>ersibel sebagai agen antikanker. As*artat Amino Transferase (EC #.$.1.1) Enzim ini termasuk dalam subkelas enzim yang mentransfer nitrogen dan tergolong sub subkelas transaminase (aminotransferase. Sumbernya berasal dari organisme prokariotik maupun eukariotik, termasuk he*an, tumbuhan, dan manusia. Enzim ini berperan dalam proses gliseroneogenesis hati, yaitu mampu mengkatalisis interkon>ersi dari aspartat dan Cketoglutarat men!adi oksaloasetat dan glutamat. -eaksinya sebagai berikut:
5i dalam bidang medis, enzim ini dimanfaatkan sebagai penanda adanya kerusakan sel hati akibat paparan pelarut organik karsinogen (//l, //l3, bahan kimi pada dr" clea! dll dan sebagai alat in>estigasi pada preklinis obat baru dengan pengukuran kadar S0 dalam serum. +,A Polimerase (EC #.-.-.-) 7erdasarkan penamaannya, enzim ini termasuk dalam sub kelas enzim yang beker!a pada gugus fosfat dan termasuk subsubkelas nu$leotidiltransferase. 5N "olimerase berperan dalam replikasi (peman!angan rantai nukleotida dan reparasi (mengenali bagian yang keliru untuk
kemudian dipotong dan diperbaiki 5N. Enzim ini mampu mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida men!adi rantai 5N. Se$ara umum reaksinya sebagai berikut: dN0" ; 5N ! < diphosphate ; 5N !;1 7agian terpenting dalam strukturnya yaitu tumb, palm, dan finger. 7erdasarkan strukturnya terdapat beberapa !enis 5N "ol, yaitu 5N "olimerase , , , dan -0 ( e*erse &ra!scritase. Enzim ini dapat bersumber dari organisme prokariotik seperti bakteri ,. coli dan &ermus auaticus maupun organisme eukariotik seperti ar$haea. Enzim ini dimanfaatkan dalam proses elongasi pada teknik "/-. . Kelas /idrolase idrolase merupakan kelas enzim yang dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis suatu ikatan kimia. #elas ini terbagi men!adi 13 subkelas, di mana masingmasing subkelas beker!a pada ikatan kimia yang berbedabeda. 9ntuk subkelas % (glikosilase, enzimenzim anggotanya beker!a pada ikatan glikosidik. 7erikut ini adalah $ontoh enzim yang termasuk subkelas glikosilase: 0&Amilase (EC ".#.1.1) Enzim ini merupakan endoenzim yang dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis ikatan C1, gliosidik pada pati dan glikogen dengan produk akhir berupa dekstrin dan oligosakarida. 0ermasuk dalam subsubkelas enzim yang mampu menghidrolisis senya*a = dan Sglikosil. Pululanase (EC ".#.1.1) Enzim ini berfungsi menghidrolisis ikatan glikosida pada senya*a pullulan, pati dan amilopektin. #edua enzim tersebut dapat bersumber dari mikroba, tumbuhan, dan he*an. #edua enzim tersebut diaplikasikan dalam industri kertas dan pulp, industri deter!en, industri pemrosesan pati, dan industri bioetanol. d. Kelas 2iase Diase merupakan kelas enzim yang dapat mengkatalisis reaksi pemutusan ikatan kimia dari suatu molekul. #elas ini memiliki beberapa subkelas dari 1' dan subkelas )), masingmasing subkelas memutus ikatan yang berbedabeda. Sebagai $ontoh subkelas % memutus ikatan karbonoksigen, sedangkan subkelas 3 memutus ikatan karbonnitrogen. "enggolongan sub subkelasnya bergantung pada molekul yang terleliminasi. Pektin 2iase (EC .#.#.1!) "ektin liase termasuk dalam subsubkelas enzim yang beker!a pada polisakarida, merupakan salah satu enzim golongan pektinase yang mampu mendegradasi molekul pektin yang banyak ditemukan pada sel tanaman. "ektin liase dapat memotong pektin se$ara langsung dengan mekanisme eliminasi yang menghasilkan ,2 oligogalakturonida tidak !enuh.
"ektin liase banyak dimanfaatkan dalam industri pembuatan !us buah dan industri pembuatan *ine. 3etilas*artat Amonia 2iase (EC .".1.#) Enzim ini dapat mengkatalisis reaksi methylaspartate men!adi mesa$onate dan amonia se$ara re>ersibel. Dthreo3methylaspartate
mesa$onate ; N3
Enzim ini berperan penting dalam sintesis senya*a asimetri asam aspartat tersubstitusi yang men!adi buildi!/ block enzim sintetis, peptida, dan senya*asenya*a kimia maupun farmasetikal. #edua enzim tersebut dapat berasal dari bakteri, !amur, dan ragi. e. Kelas 4somerase Se$ara umum, kelas enzim ini mengkatalisis reaksi pembentukan isomer dari suatu molekul. somerase terbagi men!adi enam subkelas dengan peran terhadap reaksi yang berbedabeda. /ontohnya subkelas 3 mampu mengkatalisis reaksi oksidoreduktase intramolekul. 7erikut ini adalah dua $ontoh enzim yang termasuk subkelas 3: 56losa 4somerase (EC .".1.) Enzim ini tergolong dalam subsubkelas interkon>ersi aldosa dan ketosa. @ylosa isomerase berperan dalam katalisis reaksi re>ersibel dalam isomerisasi 5Aylosa men!adi 5Aylulosa maupun 5glukosa men!adi 5fruktosa (beberapa enzim. 7erkikut ini adalah $ontoh reaksinya:
7anyak dimanfaatkan dalam industri pembuatan bioetanol maupun produksi 0i/-1ructose 2or! %"ru (+/S. Struktur enzim ini trimer, tetramer, dimer, atau subunit yang identik (terikat se$ara nonko>alen bergantung sumber enzim. @ylosa isomerase dapat bersumber dari organisme prokariotik (paling banyak maupun eukariotik. #euntungan menggunakan enzim ini adalah stabil dalam suhu tinggi, tidak membutuhkan kofaktor yang mahal, seperti N5; atau 0", dan meskipun afinitas enzim untuk glukosa 1'&A lebih ke$il dibandingkan Aylosa, tetapi enzim ini masih sangat menguntungkan se$ara komersial dibandingkan dengan isomerisasi se$ara kimia. Protein +isulfida 4somerase (EC ."..1) Enzim ini termasuk dalam subsubkelas pengubahan ikatan disulfida, memiliki peran dalam mengkatalisis reaksi oksidasi, reduksi, dan pembentukan ikatan disulfida antara residu sistein pada protein folding. 7erdasarkan struktunya terdapat empat domain, yaitu 5omain a dan aF sebagai domain katalitik dengan motif /ys@@/ys. 5omain b dan bF sebagai domain non katalitik, bertindak sebagai penstabil domain a dan bertanggung !a*ab dalam pengikatan substrat. ekanisme reaksi yang dikatalisis enzim ini adalah
Enzim ini terdapat di retikulum endoplasma dan mitokondria pada organisme eukariotik, he*an, dan manusia. en$egah ter!adinya agregasi protein karena berperan sebagai molekul $haperon se$ara in >i>o maupun in >itro. odifikasi "5 dengan menggunakan oAD5Ds atau karbonil
reaktif dapat menginhibisi akti>itas dan potensi stress retikulum endoplasma dan apoptosis oleh oAD5Ds. Se$ara spesifik enzim ini dimanfaatkan dalam bidang medis dan kedokteran. f.
Kelas 2igase Enzimenzim yang termasuk dalam kelas ini memiliki kemampuan mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul melalui pembentukan ikatan kimia baru, biasanya disertasi dengan hidrolisis molekul ke$il tertentu. Se$ara umum reaksi yang dikatalisis sebagai berikut:
b ; / < / ; b atau b ; $5 < 5 ; b ; $ #elas enzim ini men$akup enam subkelas, tiga di antaranya pembentukan ikatan karbonoksigen (E/ '.1, pembentukan ikatan karbonnitrogen (E/ '.3, dan pembentukan ikatan fosfodiester (E/ '.2. 7erikut ini merupakan $ontoh enzim untuk masingmasing subkelas tersebut Aminoacyl tRNA Synthetase (EC $.1.1.11) Enzim ini termasuk dalam subsubkelas pembentukan aminoasilt-N. Enzim ini dapat ditemukan dalam sel makhluk hidup, yaitu pada ribosom. emiliki peran dalam proses translasi -N, yaitu pengikatan asam amino spesifik ke t-N. 7erikut ini adalah reaksi yang dikatalisis minoasil t-N sintetase: E; Dserine ; 0" → E G DserineG " ; "pi E G DserineG " ; t-N → E ; Dserinet-Nser ; " 5alam reaksi, enzim ini membutuhkan kofaktor berupa 0" dan efektor berupa ionion logam seperti g%; (pada mamalia, manusia dan beberapa bakteri, n %; (7os taurus dan 0hermus thermophilus, dan Hn%;(ethano$aldo$o$$us !annas$hii, ethano$o$$us maripaludis, ethanosar$ina barkeri #arena berperan dalam proses translasi dan katalisis pengikatan ko>alen dari serin ke gugus 3F = dari nukleotida t-Nnya, enzim ini diaplikasikan dalam pembuatan antibodi dan inhibisi enzim ini dimanfaatkan untuk target obatBterapi. +&Alanin 2igase (EC $.".#.) Enzim ini tergolong subkelas peptida sintase (asam amino 5ligase. 5i dalam sel dapat ditemukan di sitoplasma. Enzim ini berfungsi dalam pembentukan dinding sel, biosintesis peptidoglikan, regulasi bentuk sel. Se$ara molekuler, fungsi enzim ini adalah tempat penempelan 0", meligasi 5alanin, dan tempat penempelan ion logam. 7erikut ini adalah reaksi yang dikatalisis:
nhibisi enzim ini dimanfaatkan untuk target obat sehingga memudahkan pen$arian senya*a senya*a obat baru untuk penyakit tertentu yang melibatkan enzim tersebut. T +,A 2igase (EC $..1.1) Enzim ini mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan fosfodiester antara 2 ′"= dan 3 ′= dari dua fragmen si!/le stra!d maupun double stra!d 5N, memerlukan suatu kation logam bi>alen seperti g%; dan kofaktor berupa 0". 0 5N ligase berasal dari bakteriofaga. "eranannya adalah menggabungkan u!ung tumpul (blu!t e!d maupun u!ung lengket ( stick" e!d suatu nukleotida. 7erikut ini adalah mekanisme raksi katalisis oleh 0 5N ligase:
T& *,A ligase dimanfaatkan dalam tahapan kloning pada teknologi *,A rekombinan yaitu untuk menggabungkan plasmid dengan suatu *,A $gen% sehingga diperoleh plasmid rekombinan tertentu.
