BIOKIMIA TANAMAN Pengenalan Enzim .Percepatan reaksi, yang berlangsung tanpa katalist, dengan...

download BIOKIMIA TANAMAN Pengenalan Enzim .Percepatan reaksi, yang berlangsung tanpa katalist, dengan peningkatan

of 14

  • date post

    03-Mar-2019
  • Category

    Documents

  • view

    225
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of BIOKIMIA TANAMAN Pengenalan Enzim .Percepatan reaksi, yang berlangsung tanpa katalist, dengan...

BIOKIMIA TANAMAN Pengenalan Enzim Prof. Dr. S.M. Sitompul Lab. Plant Physiology, Faculty of Agriculture, Universitas Brawijaya Email : dl@ub.ac.id

DAMPAK PEMBELAJARAN

1. PENDAHULUAN 1.1 Definisi 1.2 Kepentingan Enzim

2. PENEMUAN ENZIM 2.1 Zymase

2.2 Urease 2.3 Papain

2. KHARAKTERISTIK ENZIM 2.1 Nomenklatur Enzim 2.2 Struktur Enzim 2.2 Sifat Enzim

DAMPAK PEMBELAJARAN Dengan penguasaan materi dalam modul ini yang dirancang sebagai landasan dasar fisiologi tanaman, peserta didik

diharapkan mampu untuk

1. membuat suatu sabun enzim (enzyme cleaner) yang

digunakan untuk menghilangkan noda 2. menjelaskan enzim sebagai katalis metabolik untuk

mendukung reaksi tertentu

3. menguraikan penemuan awa enzim dan kristalisasi enzim pertama

4. menjelaskan klasifikasi enzim 5. menjelaskan sifat enzim yang meliputi struktur dan

kharakteristik enzim

1. PENDAHULUAN

1.1 Definisi

Kehidupan adalah proses dinamik (berubah dengan waktu) yang melibatkan perubahan dalam komposisi kimia yang berhubungan

dengan fungsi sel. Perubahan tersebut terjadi melalui reaksi yang dikendalikan oleh katalisis atau katalist. Suatu katalist adalah suatu zat yang berfungsi meningkatkan kecepatan reaksi

dan tidak habis digunakan (dikonsumsi) dalam reaksi. Katalis dalam sel organisme adalah enzim, yang secara kata berarti

dalam ragi (in yeast), dibatasi dengan pengertian berikut.

- Enzim adalah katalist metabolik yang berperanan meningkat-kan kecepatan (laju) reaksi dengan penurunan energi aktivasi

reaksi.

- Enzim adalah katalist paling besar dan spesifik dalam tubuh

organisme untuk reaksi metabolisme yang terdiri terutama dari protein.

2

mtom

MODUL

SELF-PR

OP

AG

ATIN

G EN

TREP

REN

EUR

IAL ED

UC

ATIO

N D

EVELO

PM

ENT

(SPEED

)

Modul ini tidak boleh digandakan sebagian

atau seluruhnya tanpa izin dari penulis Hak cipta diindungi undangundang

Ha

k ci

pta

dili

nd

un

gi u

nd

an

g-u

nd

an

g.

M

od

ule

ini t

ida

k b

ole

h d

iga

nd

an

seb

ag

ian

ata

u s

elu

ruh

nya

ta

np

a iz

in d

ari

pen

ulis

Page 2 of 14

Biokimia Tanaman/Pengenalan Enzim/S.M. Sitompul 2016 The University of Brawijaya

Jumlah enzim dalam sel sangat banyak (ribuan) sebagai konsekuensi dari jumlah reaksi yang sangat banyak. Pengetahuan mengenai semua reaksi

dengan kecepatannya dianggap dapat memahami sel dan karenanya kehidupan. Enzim adalah katalist dari hampir semua reaksi yang terdapat

dalam sel organisme hidup, sehingga pengetahuan mengenai enzim menjadi sangat penting.

Uraian berikut difokuskan pada pengenalan enzim yang mencakup

pengertian dan penemuan enzim serta kharakteristik (struktur dan sifat dasar) enzim. Suatu yang perlu ditegaskan pada bagian awal ini adalah

bahwa kehidupan yang berlangsung sekarang ini tidak mungkin terjadi tanpa enzim. Ketergantungan kelangsungan hidup pada enzim dapat digambarkan dengan peranan enzim Rubisco (Gambar 2.1) dalam reduksi

CO2 menjadi karbohidrat yang membentuk tubuh tanaman dan menjadi sumber pangan bagi orgnisme hidup secara langsung atau tidak langsung.

Rubisco (ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase) dianggap sebagai protein paling banyak di dunia karena setiap tanaman mengandung enzim ini dan sekitar 20-25% protein dapat larut dalam daun adalah

Rubisco (Ellis, 1979; Moore et al., 1995).

Suatu tinjauan belakangan ini me-

nunjukkan bahwa Rubisco adalah mungkin protein paling banyak di dunia setelah kontribusi tanaman

C4 sekitar 20% pada produktivitas primer terrestrial dipertimbangkan

(Raven, 2013). Jumlah C (karbon) yang difixasi tana-man diestimasi sebesar 50*1015 g/tahun (50 milyar

ton/tahun). Jumlah enzim Rubisco yang dibutuhkan untuk fixasi ter-

sebut dengan pertimbangan kapa-sitas enzim (turnover number) adalah 4*1013 g protein (40 juta

ton protein). Estimasi lain menun-jukkan produktivitas primer kotor

global paling sedikit 100 Pmol CO2 (100* 1015 mol CO2) yang dapat dikaitkan dengan aktivitas Rubisco

(Field et al., 1998; Raven, 2009). Rubisco yang diestimasi 44

kg/orang diproduksi pada tingkat 1000 kg/s (Moore et al., 1995).

Rubisco, yang ditemukan oleh Melvin Calvin di Berkeley pada tahun 1940-

an (Vapaavuori, 1986), adalah suatu molekul yang besar (560 kDa). Ini terdiri dari 8 subunit kecil (14 kDa/unit) dan 8 subunitnbesar (56 kDa/unit). Kinerja enzim ini tergolong rendah dengan tingkat fixasi hanya sekitar 3-10 molekul CO2 per detik untuk setiap molekul enzim.

PROJECT: Enzyme Cleaner Sabun Enzim pembersih noda

Banyak jenis enzim yang digunakan dalam bentuk larutan, tetapi enzim

utama dalam campuran paten yang

Materials

300 gram kulit jeruk (mis. lemon dll.)

100 gram gula coklat

Gambar 2.1 Struktur (hexadecame-ric) Rubisco dengan 8 subunit besar

(L, biru terang & gelap), 8 subunit kecil (S, kuning & oranye). Subunit besar membentuk dimer erat dengan

dua tempat aktif pada interfase (in-terface) subunit. Sumber: van Lun

et al. (2014)

Page 3 of 14

Biokimia Tanaman/Pengenalan Enzim/S.M. Sitompul 2016 The University of Brawijaya

paling banyak digunakan adalah Protease, Amylase, dan Lipase

1 liter air Botol plastik (kapasitas 2 liter)

Prosedur 1. 300 g potongan jeruk dicacah

dan ditempatkan dalam botol plastik (kapasitas 2 liter)

2. Tambahkan 100 g gula coklat (brown sugar) ke dalam botol

3. Tuangkan 1 liter air bersih ke

dalam botol kemudian tutup 4. Kocok campuran bahan hingga

gula terlarut dan tercampur merata yang memakan waktu

sekitar 30-60 detik

5. Buat keterangan waktu (hari & bulan) pembuatan bahan pada

wadah 6. Simpan wadah pada tempat aman

selama 3 bulan untuk mendapatkan hasil fermentasi yang baik

7. Bahan kemudian sudah dapat

digunakan (300 ml bahan + 1 liter air) dengan kualitas yang sama

dengan yang dijual

1.2 Kepentingan Enzim

Kehidupan dicirikan oleh metabolisme yang pada umumnya tidak terjadi

secara spontan, tetapi melalui proses katalisis yang berfungsi mempercepat reaksi pada kondisi (suhu, pH dll.) fisiologi. Katalist reaksi biokimia,

sebagaimana diuraikan diatas, adalah enzim yang bertanggung jawab atas kelangsungan hampir semua reaksi kimia dalam tubuh organism hidup. Reaksi tersebut, tanpa enzim, akan terjadi sangat lambat sehingga tidak

mungking mendukung kehidupan seperti sekarang ini.

Percepatan reaksi, yang berlangsung tanpa katalist, dengan peningkatan

suhu akan merusak sel. Sebagai gambaran, oksidasi suatu asam lemak (a fatty acid) menjadi karbon dioxidasi dan air dalam tabung reaksi memerlukan suhu yang tinggi disamping faktor lain. Reaksi demikian

dalam tubuh organisme terjadi secara halus dan cepat dalam kisaran pH dan suhu yang sempit dengan keberdaan enzim. Perombakan protein

secara lengkap di laboratorium umumnya dicapai melalui pemanasan hingga mendidih sekitar 24 jam dengan 20% larutan HCl. Dalam tubuh organism, perombakan protein terjadi dalam sekitar 4 jam pada suhu dan

pH fisiologi. Jadi pemahaman enzim sangat penting untuk studi kehidupan (pertumbuhan dan perkembangan) dan membuat upaya peningkatan

kualitas dan pemecahan permalahan kehidupan.

2. PENEMUAN ENZIM

2.1 Zymase

Studi paling awal yang berhubungan dengan enzim dilakukan pada tahun 1835 oleh Jon Jakob Berzelius, ahli kimia Swedia. Tetapi fakta pertama tentang keberadaan enzim diperoleh pada tahun 1879 oleh Eduard Buchner

yang menggunakan extrat ragi untuk fermentasi gula menjadi alkohol yang dapat dinyatakan dengan reaksi berikut.

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

E. Buchner dianugerahi hadiah Novel pada tahun 1907 dalam bidang kimia

atas karyanya dalam fermentasi.

Reaksi konversi gula ke alkohol (ethanol) dikatalisis oleh beberapa enzim

yang dihasilkan ragi (yeast) dan secara keseluruhan disebut zymase. Enzim tersebut yang dapat meliputi sucrase (invertase), maltase (glucase) lactase, hexophosphatase, reductase, carboxylase, melibiase,

Page 4 of 14

Biokimia Tanaman/Pengenalan Enzim/S.M. Sitompul 2016 The University of Brawijaya

endo-tryptase, dan enzim proteolitik dapat berbeda antara ragi. Penemuan ini menunjukkan bahwa fermentasi terjadi dengan keberadaan

molekul yang terus berfungsi diluar sel.

2.2 Urease

Enzim pertama tanaman yang diperoleh dalam bentuk murni adalah urease (Gambar 2.2) yang dilakukan pada tahun 1926 dan merupakan karya dari

James B. Sumner dari Cornell University. Sumner dapat mengisolasi dan membuat kristal enzim urease dari kacang parang (Jack bean, Canavalia

ensiformis) yang membuatnya memperoleh Novel Prize pada tahun 1947. Urease, yang berperanan dalam katalisis perombakan urea menjadi amonia, dalam bentuk kristal hanya terdiri dari protein yang mendorong Sumner

mengusulkan bahwa semua enzim adalah protein.

CH4N2O + H2O 2NH3 + CO2