1. Pengenalan

Enzim adalah senyawa organik atau katalisis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai bio katalisator yang mempercepat reaksi biokimia dan bekerja secara spesifik. Enzim mengkatalisis hampir semua reaksi-reaksi biologis penting. Oleh karena itu, bagi ilmu kesehatan pengetahuan mengenai sifat-sifat kimia dan fungsi enzim sangat diperlukan apabila akan digunakan dalam bentuk diagnosa. Beberapa cabang ilmu kesehatan telah memperoleh manfaat dari pemakaian analisa enzim, seperti pada penyakit hepatitis dan prostat. Setiap proses yang menghubungkan dengan enzim harus diperhatikan dengan benar agar tidak mempengaruhi aktivitas katalitiknya sehingga enzim dapat digunakan berulang-ulang. Peningkatan produksi enzim dapat dilakukan dengan cara memanipulasi genetika dan lingkungan maka dapat meningkatkan produksi untuk enzim-enzim katabolit dan enzim-enzim biosintetik. Enzim adalah senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai bio katalisator yang mempercepat reaksi biokimia dan bekerja secara spesifik. Sedangkan senyawa protein adalah bagian utama yang menyusun molekul enzim. Bagian protein yang mengandung enzim disebut apoenzim dan bagian yang tidak mengandung protein disebut gugus prostetik. Gugus prostetik dapat berupa unsur logam Fe2+ , Mn2+ Mg2+ , Na2+ yang disebut kofaktor, gugus prostetik berupa bahan organik bukan protein, seperti vitamin B1 B2 B3 dan Niasin disebut Holoenzim.

2. Cara Kerja Enzim

Biasanya, pembentukan kompleks enzim substrat diatas terjadi karena pada permukaan enzim terdapat suatu tempat untuk bergabung dengan substrat yang disebut dengan lokasi aktif. Lokasi aktif mempunyai konfigurasi tertentu dan hanya substrat tertentu serta substrat khusus yang cocok dapat bergabung, hal ini terkenal dengan hipotesis kunci dan gembok (Lock and Key Hipotesis)

Faktor yang mempengaruhi enzim:

a. TemperaturSemakin tinggi temperatur semakin cepat reaksi kimia yang dipengaruhi enzim (batas ambang pemanasan dengan suhu 40%C, lebih dari suhu ini enzim sudah tidak aktif atau mengalami denaturisasi). Sebaiknya pada suhu rendah enzim tidak aktif, tetapi tidak rusak.

b. pH Enzim membutuhkan pH tertentu untuk menjalankan aktivitasnya. Setiap enzim membutuhkan pH yang berbeda. Ada enzim yang dapat bekerja baik pada ph tinggi dan sebaliknya.

c. Konsentrasi EnzimPengaruh konsentrasi enzim terdapat kecepatan reaksi kimia adalah berbanding lurus, artinya semakin tinggi konsentrasi enzim maka semakin cepat reaksi kimia berlangsung.

d. Pengaruh Zat PenggiatZat penggiat atau zat yang dapat mempercepat kerja enzim dapat mempengaruhi dari kerja enzim. Misalnya kadar air, endahnya air dapat menyebabkan enzim tidak aktif.

e. Pengaruh PenghambatHampir seluruh enzim kerjanya dapat dihambat oleh senyawa tertentu. Misalnya senyawa disoprofilfluoroprofat (DFE) yang dapat menghambat kerja enzim asetilkolinestesare yang terdapat dalam impuls saraf.

f. Pengaruh Konsentrasi SubstratJumlah substrat yang akan diubah oleh enzim menentukan kerja enzim. Konsentrasi substrat berbanding lurus denngan kerja enzim, apabila konsentrasi substrat rendah maka kecepatan reaksi rendah pula, artinya antara enzim dan substrat harus ada keseimbangan.

3. Sifat-Sifat Enzim

Enzim memiliki sifat sebagai berikut: a. Enzim dapat mempercepat reaksi kimiab. Enzim dapat bekerja secara spesifik

c. Enzim tidak rusak atau berubah susunan kimianyad. Enzim dapat menurunkan energi pengaktifane. Enzim dapat bekerja pada reaksi bolak-balik

Salah satu sifat enzim ialah enzim dapat bekerja secara spesifik artinya enzim hanya bekerja untuk mempercepat reaksi substrat tertentu yang ditentukan oleh bentuk bagian aktif. Substrat yang akan bereaksi melekat terlebih dahulu ke molekul enzim didaerah yang aktif dan bagian ini sangat penting karena apabila enzim rusak enzim tidak dapat bekerja.

Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuanya menurunkan ∆Gⱡ

. Menurunkan energi aktivitas dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana

keadaan transisi terstabilisasi (ex: mengubah bentuk substrat menjadi konfirmasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim).

. Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan

menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.

. Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat,

sementara waktu untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara.

4. Penamaan dan Klasifikasi Enzim

Cara penamaan enzim sesuia dengan nama substrat yang dipecah atau tipe reaksi kimia

yang dikatalis oleh enzim tersebut dan diberi dengan akhiran ase. Misalnya, lipase untuk enzim yang mengubah lemak, proteinase untuk enzim yang mengubah protein, karbohidrase untuk enzim yang mengubah karbohidrat.

Enzim dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:

a. Enzim Intraseluler (Endoenzim) Enzim yang dipakai pada proses sintesis untuk menghasilkan energi dan energi yang dihasilkan itu dapat dipakai pada proses kehidupan. Enzim ini berfungsi dalam sel, misalnya enzim pernapasan terjadi oada mitokondria. b. Enzim Ekstraseluler (Eksoenzim) Enzim yang bekerja diluar sel dan mempunyai fungsi utama dalam mencernakan substrat secara hidrolisis. Energi yang dibebaskan pada reaksi ini tidak dipakai dalam proses kehidupan. Misalnya pada enzim amilase yang dapat memecah pati dan enzim protease yang dapat memecah protein.

Berdasarkan perbedaan sifatnya, enzim dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu:

a. Hidrolase, yaitu kelompok enzim yang membantu dalam proses okasidasi dan reduksi. b. Oksidase atau Reduktase, yaitu kelompok enzim yang membantu oksidasi dan reduksi. c. Desmoalse, yaitu kelompok enzim yang membantu memutuskan ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya. Ada beberapa golongan enzim yang dapat dimurnikan secara sempurna dan tersedia dalam bentuk kristal, antara lain: 1. Enzim adaptif, yaitu enzim yang terbentuk oleh sel mikrobanya itu hanya dalam jumlah yang diperlukan saja, akibat dari tersedianya substrat untuk enzim tersebut dalam medium fermentasinya. 2. Enzim Konstitutif, yaitu enzim yang senantiasa dibentuk dalam jumlah tertentu oleh sel, tidak bergantung dengan ada tidaknya substrat.

Penanaman enzim secara trivival, yaitu secara non sistematik. Misalnya pepsin, tripsin, katalase, tidak dapat menerangkan sifat dan macam reaksi kimia yang terjadi. Dalam sistem yang baru ini enzim dibagi menjadi enamgolongan utama dan terbagi lagi menjadi kelompok- kelompok enzim berdasarkan gugus substrat yang diserangnya.

Oksido-Reduktase : berperan dalam reaksi oksidasi-reduksi Transferase : berperan dalam reaksi perpindahan gugus tertentu Hidrolase : berperan dalam reaksi hidrolisis Liase : mengkatalisis reaksi atau pemecahan ikatan rangkap dua Isomerase : mengkatalisis reaksi isomerasi Ligase : mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan dengan bantuan pemecahan

ikatan dalam ATP

Analisa Kuantitatif Aktivitas Enzim

Jumlah enzim dalam ekstra suatu jaringan, ditentukan secara kuantitatif berdasrakan efek katalisnya. Untuk penentuan ini perlu diketahui bebrapa faktor, yaitu:

1. Persamaan reaksi yang dikatalis oleh enzim tersebut.2. Dibutuhkan atau tidaknya ko-faktor tertentu, misalnya ion-ion logam atau koenzim

(aktivitas kebanyakan enzim dibantu oleh koenzim, yaitu berperan sebagai tempat atau bagian aktif atau reaktive site dalam reaksi enzim).

3. Pengaruh konsentrasi substrat dan ko-faktor.

4. PH optimum (aktivitas suatu enzim dipengaruhi pH medium). Pada keaktifan aktivitas

enzim paling besar pHnya merupakan PH optimumuntuk reaksi enzim tersebut (tabel 7.1).

Tabel 7.1 Angka pH optimum beberapa enzim

Enzimatik SubstratPH Optimum

Pepsin

Piruvatkarboksilase Fumarase

KatalaseTripsin

Alkalinfosfatase arginase

Albumin TelurHemoglobin

PiruvatFumaratMalase

H202

BenzoilargoninamidaBenzoilargonina etil-ester

arginin

1,22,24,86,58,07,67,77,09,59,7

5. Daerah temperatur saat enzim mantap dan mempunyai aktivitas tinggi.

6. Berbagai cara anlisis yang sederhana untuk penentuan berkurangnya substrat atau bertambahnya haisl reaksi.

5. Inhibator

Inhibator lebih kompetitif mengikat enzim secara reversibel, menghalangi pengikatasubstrat. Dilain pihak, pengikatan substrat juga menghalangi pengikatan inhibator. Substrat dan inhibator berkompetisi satu sama lainnya.

Kegunaan Inhibator

Inhibator dapat menghambat fungsi enzim oleh karena itu inhibator sering digunakan sebagai obat. Contohnya adalah inhibator yang digunakan sebagai obat aspirin. Aspirin menginhibisi enzim COX-1 dan COX-2 yang memproduksi pembawa pesan peradangan prostaglandin, sehingga ia dapat menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula inhibator enzim lainnya yang beracun. Sebagai contohnya, sianida yang merupakan inhibator enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim sitokromcoksidase dan memblok pernafasan sel.

6. Kontrol Aktivitas EnzimTerdapat lima cara utama aktivitas enzim dikontrol dalam sel.

1. Produksi Enzim (transkripsi dan translasi gen enzim) dapat ditingkatkan atau diturunkan bergantung pada respon sel terhadap perubahan lingkungan. Bentuk regulase gen inidisebut induksi dan inhibisi enzim.

2. Enzim dapat dikompartemenkan, dengan lintasan metabolisme yang berbeda-beda yang terjadi dalam kompartemen sel yang berbeda.

3. Enzim dapat diregulasi oleh inhibator dan aktivator.

4. Enzim dapat diregulasi melalui modifikasi pasca-translasional. Ia dapat meliputi fosforilasi, miristoilasi, dan glikosilasi.

5. Beberapa enzim dapat menjadi aktif ketika berada pada lingkungan yang berbeda. Contohya, hemaglutinin pada virus influenza menjadi aktif dikarenakan kondisi asam lingkungan. Hal ini terjadi ketika virus terbawa kedalam sel inang dan memasuki lisosom.

7. Imobilisasi EnzimEnzim tidak ikut mengalami perubahan selama reaksi kimia berlangsung. Beda dengan reaktan yang sesudah reaksi selesai akan menjadi produk, enzim tidak mengalami perubahan sehingga pada prinsipnya enzim dapat digunakan berulang-ulang. Penghentian reaksi dan pemisahan enzim dari produk dilakukan dengan menggunakan

modifikasi pH, penggunaan panasa atau kombinasi dari kedua cara diatas. Tetapi dengan cara seperti itu dapat mengakibatkan enzim kehilangan sebagian besar aktivitas katalitiknya sehingga tidak dapat digunakan kembali.

Tabel 7.2 Represi katabolit beberapa enzim

Enzim Organisme Sumber Kabon Represif

α – Amilase Selulase

Selulase

Protease

Basillus staerothermophillus Trichoderma viside

Pseudomonas fluorescens var cellulosa

Bacillus Megaterium

Fruktosa, Glukosa, Gliserol, Pati, Selobiosa

Galaktosa, Glukosa, Selobiosa

Glukosa

Agar enzim dapat digunakan berulang-ulang, enzim dimodifikasi dengan cara tertentu sehingga dapat dengan mudah dipisahkan dari produk tanpa mengurangi aktivitas katalitiknya untuk digunakan kembali.

Enzim dapat dimobilisasi dengan menggunakan berbagai cara, sehingga jenis enzim terimobilisasi akan berbeda-beda bergantung pada metode yang digunakan. Metode imobilisasi

enzim akan sangat berpengaruh terhadap aktivitas kestabilan dan sifat-sifat enzim terimobilisasi yang dihasilkan.

Kegunaan enzim imobil diantaranya adalah:

a) Stabilitas enzim dapat diperbaikib) Dapat dibuat untuk tujuan khususc) Enzim dapat digunakan lagid) Operasi dapat berlangsung sinambung, sehingga lebih praktise) Reasi membutuhkan ruangan yang lebih kecilf) Kemurnian enzim lebih tinggi dan jumlah produk yang lebih baik dapat dicapaig) Kontrol reaksi yang lebih baik dapat dicapaih) Penyelamatan sumber daya alam dengan populasi lebih rendah dapat diperoleh

Metode Imobilisasi Enzim

Tebagi atas tiga kelompok, yaitu:

a) Metode Carrier Bindingb) Metode Cross Linkingc) Metode Entrapping

Pada metode Carrier Binding, enzim diikatkan pada suatu matriks yang bersifat tidak larut dalam air, sehingga matriks dapat digunakan bahan organic maupun bahan anorganik . Menurut Chibata (1978), ada hal yang perlu di perhatikan dalam menggunakan metode ini yaitu pemilihan matriks dan teknik pengikatan enzim pada matriks tersebut. Dalam pemilihan matriks perlu diperhatikan ukuran partikel, luas permukaan, perbandingan gugus hidrofilik dan hidrofobik dan komposisi matriks tersebut. Teknik pengikatan enzim pada matriks dapat dilakukan berdasarkan adsorpsi fisik, gaya elektrostatik atau ikatan kovalen.

Pada metode croos linking didasarkan pada pembentukan ikatan intromolekuler antara molekul molekul enzim. Dalam metode ini tidak dapat digunakan matriks gugus fungsional dalam molekul enzim yang bisa digunakan untuk pembentukan ikatan intermolekuler adalah gugus α-amino pada asam amino ujung (terminal), gugus β-amino dari lisin, gugus fenolik dari tirosin, gugus surfidril dari system dan gugus imidazole dari histidin.

Pada metode entrapping, imobilisasi enzim didasarkan pada penempatan enzim di dalam kisi dari suatu polimer atau didalam membrane yang bersifat semipermiabel. Bila enzim ditempatkan dalam kisi, maka metodenya di golongkan kedalam jenis kisi, sedangkan bila di tempatkan dalam membrane yang bersifat semipermiabel, maka metodenya di golongkan kedalam jenis mikrokapsul (Chibata, 1978). Enzim imobilisasi dapat digunakan dengan reaktor system batch, sinambung packed bed atau fluidized bed.

Enzim-enzim industri

Penerapan enzim (teknologi enzim) dalam industri kini sudah berjalansecara meluas. Pada tabel 7.3 dikemukakan beberapa enzim penting dalam industri.

Tabel 7.3 Beberapa enzim penting dalam industri

Nama Enzim Merk Dagang Bidang Penggunaan

1.Alfa Amilase Bakteria

2. Amiloglukosidase

3. Beta-glukanase

4. Sellulose

5. Koagulan Mikrobial

6. Desktranase

7. Galaktomanase

8. Glukosisomerase

9. Laktase

10. Lipase

11. Pektinase

12. Posfolinase

13. Pen-A- Silase

14. Proteinase Bakteri

Aquazim Thermamil

AMG

Ceremix

Celluclast

Rennilase

DN 25 L

Gamanase

Sweetgyme

Lactogyn

Palatase

Pactinex Netragin

Lecitase

Semasilase

XX Alealase, Esperase, Noutrase, Savinase

Tekstil, alkohol, detergen, roti, gula

Alkohol, roti, juice, pati

Industri minuman berakohol

Alkohol, Juice, Anggur Industri susu dan hasilnya

Gula

Pengolahan pangan

Pati

Industri susu dan hasilnya

Industri susu dan hasilnya

Alkohol , jeruk, pengolahan pangan

Pengolahan pangan

Farmasi

Detergen, kulit, alkohol, Roti, pangan

Sebab utama mengapa mikroba dianggap sebagai sumber potensial untuk produksi enzim adalah adanya kemudahan kemudahan bagi peningkatan produksi enzim dengan cara manipulasi genetika dan lingkungan. Sebab lain potensi produksi enzim yang tinggi dari sel mikroba diantaranya :

1. Fermentasi enzim besifat ekonomis pada skala besar, karena siklus fermentasinya singkat dan media yang digunakan relative murah

2. Prosedur seleksi bersifat sederhana dan ribuan kultur dapat diujidalam waktu singkat.3. Spesies yang berbeda dapat menghasilkan spesifitas kerja enzim yang berbeda untuk reaksi

yang sama dan dapat memberikan keluasan pemilihan kondisi operasi pada reaktor sesuai dengan yang diinginkan.