Metabolisme

Andriyani PBagas Dwi MRaka Irvan P

SMA NEGERI 2 PATITAHUN PELAJARAN 2014/2015

www.andriyaniprasetiyowati.blogspot.com

Metabolisme

Metabolisme adalah proses penyusunan (Anabolisme) dan pembongkaran (Katabolisme)

zat-zat dalam tubuh organisme.

klasifikasi

Pengertian enzim

Komponen enzim

Sifat enzim FaktorCara kerja

ENZYME

Pengertian enzim

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik.[1][2] Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.

Komponen Enzim

Komponen penyusun enzim terdiri dari :   Apoenzim, yaitu bagian enzim aktif yang tersusun

atas protein yang bersifat labil (mudah berubah) terhadap faktor lingkungan, dan

Kofaktor,yaitu komponen non protein yang berupa :

1. Ion-ion anorganik (aktivator)Berupa logam yang berikatan lemah dengan

enzim, Fe, Ca, Mn, Zn, K, Co. Ion klorida, ion kalsium merupakan contoh ion anorganik yang membantu enzim amilase mencerna karbohidrat (amilum)

2. Gugus prostetik Berupa senyawa organik yang berikatan kuat dengan enzim, FAD (Flavin Adenin Dinucleotide), biotin, dan heme merupakan gugus prostetik yang mengandung zat besi berperan memberi kekuatan ekstra pada enzim terutama katalase, peroksidae,   sitokrom oksidase.

KoenzimBerupa molekul organik non protein kompleks, seperti NAD (Nicotineamide Adenine Dinucleotide), koenzim-A, ATP, dan vitamin yang berperan dalam memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim lain.

Sifat –sifat enzim

Enzim

merupakan protein

biokatalisator

mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi.

Bekerja spesifik

Dibutuhkan dalam jumlah

sedikit

Kerja enzim bersifat bolak-balik (reversibel).

Enzim bersifat termolabil.

Kerja enzim bersifat bolak-balik (reversibel).

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu rendah, kerja enzim akan lambat. Semakin tinggi suhu, reaksi kimia yang dipengaruhi enzim semakin cepat, tetapi jika suhu terlalu tinggi, enzim akan mengalami denaturasi.

merupakan protein

Sebagian besar enzim adalah protein. Dengan demikian sifat-sifat yang dimilikinya sama dengan sifat sifat protein, yaitu: menggumpal pada suhu tinggi dan terpengaruh oleh pH

bekerja sangat spesifik, yaitu satu substrat, satu enzim.

Enzim sangat spesifik, baik terhadap terhadap jenis reaksi yang dikatalisisnya maupun terhadap substrat atau  reaktan yang diolahnya. Satu enzim biasanya mengkatalisis satu jenis reaksi kimia saja, atau seperangkat reaksi yang sejenis. Enzim tertentu hanya dapat mempengaruhi reaksi tertentu, dan tidak dapat mempengaruhi reaksi lainnya. Sebagai contoh: di dalam usus rayap terdapat protozoa yang menghasilkan enzim selulase sehingga rayap dapat hidup dengan makan kayu karena dapat mencerna selulosa (salah satu jenis karbohidrat/polisakarida). Sebaliknya manusia tidak dapat mencerna kayu, meskipun mempunyai enzim amilase, yaitu enzim yang dapat mencerna amilum/pati (yang juga merupakan jenis polisakarida). Enzim amilase dan selulase masing-masing bekerja secara khusus.

mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi.

Suatu reaksi kimia dapat terjadi jika molekul yang terlibat memiliki cukup energi internal untuk membawanya ke puncak bukit energy, menuju bentuk reaktif yang disebut tahap transisi. Energi aktivasi suatu reaksi adalah jumlah energi dalam kalori yang diperlukan untuk membawa semua molekul pada 1 mol senyawa pada suhu tertentu menuju tingkat transisi pada puncak batas energi. Apabila suatu reaksi kimia ditambahkan katalis, yaitu enzim, maka energi aktivasi dapat diturunkan dan reaksi akan berjalan dengan lebih cepat.

Dibutuhkan dalam jumlah sedikit

Oleh karena enzim berfungsi sebagai mempercepat reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi, maka jumlah yang dipakai sebagai katalis tidak perlu banyak. Satu molekul enzim dapat bekerja berkali-kali, selama molekul tersebut tidak rusak.

biokatalisator

Enzim merupakan katalis yang dapat mengubah laju reaksi tanpa ikut bereaksi. Tanpa kehadiran enzim, suatu reaksi itu sangat sukar terjadi, sementara dengan kehadiran enzim kecepatan reaksinya dapat meningkat sampai 107 kali. Sebagai contoh, enzim katalase yang mengandung ion besi (Fe) mampu menguraikan 5.000.000 molekul hidrogen peroksida (H2O2) permenit pada 0o C. H2O2 hanya dapat diuraikan oleh atom besi, tetapi satu atom besi akan memerlukan waktu 300 tahun untuk menguraikan sejumlah molekul H2O2 yang oleh satu molekul katalase yang mengandung satu atom besi diuraikan dalam satu detik

Enzim bersifat termolabil.

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu rendah, kerja enzim akan lambat. Semakin tinggi suhu, reaksi kimia yang dipengaruhi enzim semakin cepat, tetapi jika suhu terlalu tinggi, enzim akan mengalami denaturasi.

Faktor yang mempengaruhi kerja Enzim

Enzim

konsentrasi substrat

,

Temperatur

Perubahan pH

Inhibitor enzim

Inhibitor kompetitif

Inhibitor nonkompetit

if

Konsentrasi Subtrat

Konsentrasi substrat memainkan peran utama dalam berbagai aktivitas enzim. Hal ini jelas karena konsentrasi yang lebih tinggi dari substrat berarti lebih banyak jumlah molekul substrat yang terlibat dengan aktivitas enzim. Sedangkan, konsentrasi rendah substrat berarti jumlah kurang dari molekul akan mendapatkan melekat pada enzim. Ini pada gilirannya mengurangi aktivitas enzim. Ketika laju reaksi enzimatik maksimum dan enzim berada di negara yang paling aktif, peningkatan konsentrasi substrat tidak akan membuat perbedaan dalam aktivitas enzim. Dalam kondisi ini, substrat terus diganti dengan yang baru pada situs aktif enzim dan tidak ada ruang lingkup untuk menambahkan molekul-molekul ekstra di sana.

Temperatur

Semua enzim membutuhkan suhu yang cocok untuk bekerja dengan baik. Laju reaksi biokimia meningkat dengan kenaikan suhu. Hal ini karena panas meningkatkan energi kinetik dari molekul peserta yang menghasilkan lebih banyak jumlah tabrakan antara mereka. Di sisi lain, sebagian besar ditemukan bahwa dalam kondisi suhu rendah, reaksi menjadi lambat karena ada sedikit kontak antara substrat dan enzim. Namun, suhu yang ekstrim tidak baik untuk enzim. Di bawah pengaruh suhu sangat tinggi, molekul enzim cenderung untuk mendapatkan terdistorsi, karena yang laju penurunan reaksi. Dengan kata lain, enzim terdenaturasi gagal untuk melaksanakan fungsi normal. Dalam tubuh manusia, suhu optimum di mana sebagian besar enzim menjadi sangat aktif terletak pada kisaran 95 ° F sampai 104 ° F (35 ° C hingga 40 ° C). Ada beberapa enzim yang lebih memilih suhu yang lebih rendah daripada ini.

Perubahan Ph

Efisiensi suatu enzim sangat dipengaruhi oleh nilai pH sekitarnya. Hal ini karena muatan asam amino komponen perubahan dengan perubahan nilai pH. Setiap enzim menjadi aktif pada tingkat pH tertentu. Secara umum, kebanyakan enzim tetap stabil dan bekerja dengan baik pada kisaran pH 6 dan 8. Namun, ada beberapa enzim tertentu yang bekerja dengan baik hanya dalam lingkungan asam atau basa. Nilai pH yang menguntungkan bagi enzim tertentu sebenarnya tergantung pada sistem biologis di mana ia bekerja. Bila nilai pH menjadi sangat tinggi atau terlalu rendah, maka struktur dasar enzim mengalami perubahan (s). Akibatnya, situs aktif enzim gagal untuk mengikat baik dengan substrat benar dan aktivitas enzim akan sangat terpengaruh. Enzim bahkan mungkin berhenti berfungsi sepenuhnya.

Inhibitor enzim

Inhibitor merupakan suatu senyawa yang dapat menghambat atau menurunkan laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim.Contohnya adalah garam-garam logam berat, seperti air raksa (Hg); senyawa yodium asetat, fluoride, sianida, dan karbon monoksida. Makin banyak jumlah inhibitor, makin lambat laju reaksi yang dikatalis oleh suatu enzim.

Inhibitor Kompetitif

Inhibitor kompetitifInhibitor kompetitif menghambat kerja enzim dengan

menempati sisi aktif enzim sehingga substrat tidak dapat masuk. Inhibitor ini bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Penghambatan ini bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.

Contoh inhibitor kompetitif ialah malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat suksinat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidroginase.

Inhibitor Non Kompetitif

Inhibitor nonkompetitifInhibitor nonkompetitif biasanya berupa

senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya, antibiotic penisilin menghambat kerja enzim penyusun dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversibel, tetapi tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan konsentrasi substrat.

Cara Kerja Enzim

a. Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci) Teori ini dikemukakan oleh Fischer(1898). Enzim diumpamakan sebagai gembok yang mempunyai bagian kecil dan dapat mengikat substrat. Bagian enzim yang dapat berikatan dengan substrat disebut sisi aktif. Substrat diumpamakan kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim. Perhatikan video berikut.

Teori Lock and Key (Kunci dan gembok)Cara kerja enzim menurut Teori Lock and Key sebagai

berikut.

b. Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi) Teori berikutya yang mencoba menjelaskan cara kerja enzim adalah teori Induced Fit (ketepatan induksi). Sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat. Perhatikan video berikut.

Teori Induced Fit dalam model animasiGambaran teori tersebut dijelaskan pula memlaui

gambar di bawah ini.

Nomenklatur dan Klasifikasi enzim

Nama suatu enzim lazimnya dibentuk dengan menambahkan akhiran ase kepada nama substrat yang diubah oleh enzim tersebut. Misalnya substrat maltose yang diubah oleh enzim maltase menjadi gula glukosa. Enzim-enzim yang mengubah protein merupakan kelompok protease, enzim-enzim yang mengubah karbohidrat merupakan kelompok karbohidrase, sedang enzim pengubah lemak (lipida) disebut lipase.

Berdasarkan apa yang terjadi dalam reaksi, maka enzim-enzim dapat dibagi atas dua golongan saja. Pertama ialah golongan hidrolase, yang terdiri atas enzim-enzim yang menyebabkan hidrolisis, bila dibantu oleh air. Kebanyakan enzim pencernaan seperti karbohidrase, protease dan lipase itu termasuk golongan hidrolase.

Kedua ialah golongan desmolase, yaitu enzim-enzim oksidase, reduktase dan enzim yang memisah hubungan C-C, C-N. enzim pernapasan termasuk golongan desmolase ini. beberapa contoh desmolase ialah; dehidrogenase, katalase, peroksidase, karboksilase, transaminase.

Sekilas info No. Kelompok/Kelas Sifat Biokimia

1. OksidoreduktaseMengkatalisis reaksi reduksi-oksidasi terhadap berbagai gugus

2. 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 ATP ke molekul lain.

3. HidrolaseMengkatalisis reaksi penambahan molekul air pada suatu ikatan, yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi penguraian (hidrolisis)

4. Liase

Mengkatalisis reaksi penambahan molekul air, ammonia atau karbon dioksida pada suatu ikatan rangkap, atau melepaskan air, ammonia, atau karbon dioksida dan membentuk ikatan rangkap.

5. IsomeraseMengkatalisis berbagai reaksi isomerisasi, antara lain isomerisasi L menjadi D, reaksi mutasi (perpindahan posisi suatu gugus), dan lain-lain.

6. LigaseMengkatalisis reaksi dimana dua gugus kimia disatukan atau diikatkan (ligasi) dengan menggunakan energi yang berasal dari ATP.

Tabel. Pengelompokan enzim menurut IUBMB