Enzim pada Proses Metabolisme

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Reaksi tersebut meliputi reaksi penyusunan energi (anabolisme) dan reaksi penggunaan energi (katabolisme). Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawa-senyawa organik. Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi yang sederhana maupun reaksi yang rumit.

Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan dan manusia pada, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara sintesis (anabolisme) dan respirasi (katabolisme). Untuk memperlancar berlangsungnya proses reaksi metabolisme dalam sel makhluk hidup melibatkan komponen-komponen penting yang sangat berperan sebagai penunjangnya. Komponen-komponen yang sangat berperan dalam proses metabolisme sel makhluk hidup adalah enzim.

A. Komponen-komponen Enzim

Enzim merupakan senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator yang dinamakan biokatalisator. Reaksi yang dapat dikendalikan oleh enzim antara lain respirasi, fotosintesis, pertumbuhan, dan perkembangan, kontraksi otot, pencernaan dan fiksasi nitrogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim. 

• Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim.
• Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Akan tetapi, koenzim tidak begitu erat dan mudah dipisahkan dari apoenzim. Koenzim bersifat termostabil (tahan panas), mengandung ribose dan fosfat. Fungsinya menentukan sifat dari reaksinya. Misalnya, Apabila koenzim NADP (Nicotiamida Adenin Denukleotid Phosfat) maka reaksi yang terjadi adalah dehidrogenase. Disini NADP berfungsi sebagai akseptor hidrogen.

B. Sifat-sifat Enzim
Sebagai biokatalisator selama menjalankan fungsinya, enzim memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

1. Enzim sebagai biokatalisator suatu reaksi. Biokatalisator merupakan salah satu sifat spesifik dari enzim. Artinya, enzim dapat mempercepat suatu reaksi namun tidak ikut bereaksi. Contoh: saat amilase mempercepat reaksi perombakan amilum, amilase tidak bereaksi dengan substrat menjadi bentuk lain (bentuknya tetap), sehingga amilase dapat berfungsi kembali.
2. Enzim bekerja secara khusus. Enzim bersifat sangat spesifik, artinya enzim hanya bekerja pada substrat tertentu saja. Contoh: enzim ptialin mengkatalis reaksi pengubahan zat tepung menjadi maltosa. Dengan demikian, enzim ptialin hanya bekerja pada substrat zat tepung (amilum). Enzim katalase bekerja pada substrat H2O2 (hidrogen peroksida). H2O2 diuraikan oleh katalase menjadi H2 dan O2 (produk).
3. Enzim dapat bekerja secara bolak balik (reversibel). Enzim dapat mengkatalisis reaksi maju maupun reaksi kebalikannya. Enzim dapat membentuk senyawa baru maupun menguraikan suatu senyawa baru tersebut menjadi senyawa lain. Contoh: enzim lipase mengubah gliserol dan asam lemak menjadi lemak. Enzim lipase juga dapat mengubah lemak menjadi gliserol dan asam lemak.
4. Wujud enzim adalah koloid. Secara keseluruhan, enzim merupakan protein sehingga enzim dapat membentuk koloid.
5. Enzim rusak jika kena panas. Komponen protein penyusun enzim adalah tidak tahan terhadap panas (termolabil) sehingga enzim akan rusak jika terkena panas atau suhu yang tinggi. Kerusakan enzim akibat suhu tersebut dinamakan denaturasi. Pada suhu di atas 50°C, enzim akan mengalami denaturasi. Enzim yang telah rusak menyebabkan aktivitas atau fungsi enzim hilang.
6. Enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya. Struktur dan mekanisme kerja enzim yang terdapat di dalam sel dapat dipelajari secara mendalam melalui suatu teknik khusus. Enzim yang akan dipelajari tersebut dapat diekstraksi dari sel yang memproduksinya tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.

C. Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim
Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktivitas enzim sebagai berikut.

1. Zat-zat pengaktif (aktivator) Zat-zat kimia tertentu dapat memacu atau mengaktifkan kegiatan enzim. Contoh: garam-garam dari logam alkali dan logam alkali tanah dengan konsentrasi encer, ion kobalt (Co), mangan (Mn), nikel (Ni), magnesium (Mg), dan klor (Cl).
2. Temperatur atau suhu. Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akan terhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menurun dan enzim menjadi rusak.  Sebagian besar enzim pada manusia mempunyai suhu optimal yang mendekati suhu tubuh (35° C - 40°C).
3. Air berperan dalam memulai kegiatan enzim.  Rendahnya kadar air dapat menyebabkan enzim tidak aktif. Contoh pada waktu biji dalam keadaan kering kegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mulailah biji berkecambah.
4. Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembali menjadi substrat.  Enzim dapat bekerja optimal pada pH tertentu, misalnya enzim lipase, pH optimal 5,7–7,5.
5. Hasil akhir. Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu konstan. Misal, kegiatan pada awal reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir (banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim.
6. Konsentrasi Substrat dan Konsentrasi Enzim. Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubungan yang sebanding antara substrat dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pH konstan, dan temperatur konstan.  Jumlah substrat yang terlalu banyak dan konsentrasi enzim sedikit akan menyebabkan reaksi tidak optimal.
7. Zat-zat penghambat. Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim. Contoh, garam-garam dari logam berat, seperti raksa.

D. Penghambat Kerja Enzim

Suatu zat tertentu yang dapat menghalangi kerja enzim ini disebut inhibitor. Inhibitor dibedakan menjadi inhibitor reversibel dan inhibitor irreversibel. Inhibitor reversibel meliputi inhibitor kompetitif dan inhibitor non kompetitif.

1. Inhibitor kompetitif. Zat penghambat dan substrat bersaing untuk dapat bergabung dengan enzim membentuk kompleks enzim-substrat. Selain menghambat ikatan antara enzim dengan substrat, inhibitor dapat menghambat penguraian dan pembentukan senyawa baru. Inhibitor berikatan lemah (ikatan ion) dengan enzim pada sisi aktifnya sehingga inhibitor ini bersifat reversibel. Dengan menambah kepekatan substrat, inhibitor tidak mampu lagi bergabung dengan enzim. Contoh inhibitor kompetitif yaitu asam malonat, yang menghambat ikatan antara enzim dengan asam suksinat.
2. Inhibitor non-kompetitif. Pada umumnya, inhibitor ini tidak memiliki struktur yang mirip dengan substrat dan bergabung dengan enzim pada bagian selain sisi aktif enzim. Jika inhibitor ini bergabung dengan enzim maka akan mengubah lagi dengan bentuk substrat. Contoh inhibitor non-kompetitif, antara lain: pestisida (DDT) dan paration yang menghambat kerja enzim dalam sistem syaraf, serta antibiotik dan penisilin pada sel bakteri.

Berbeda dengan dua macam inhibitor yang lain, inhibitor irreversibel melekat pada sisi aktif enzim dengan sangat kuat (ikatan kovalen) sehingga tidak dapat lepas dari enzim (irreversibel). Akibatnya, enzim menjadi tidak aktif.

E. Cara Kerja Enzim
Terdapat dua teori yang menerangkan cara kerja enzim, yakni teori lock and key dan teori induced fit. Teori lock and key menganalogikan mekanisme kerja enzim seperti kunci dengan anak kunci. Substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim. Jadi, sisi aktif enzim seolah-olah kunci dan substrat adalah anak kunci.

Sedangkan teori induced fit mengemukakan bahwa setiap molekul substrat memiliki permukaan yang hampir pas dengan permukaan sisi aktif enzim. Jika substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim, akan terbentuk kompleks enzim substrat yang pas (Keeton and Gould, 1986: 79).

E. Jenis-Jenis Enzim dan Peranannya

Nama suatu enzim biasanya dengan menggunakan akhiran ase. Akhiran ase ditambahkan pada nama substrat yang diubah oleh enzim tersebut. Macam-macam enzim berdasarkan penggolongannya.

No.	Golongan Enzim	Jenis Enzim	Peranan Enzim
1.	Karbohidrase	Selulose	Menguraikan selulosa (polisakarida) menjadi selabiosa (disakarida)
		Amilase	Menguraikan amilum (polisakarida) menjadi maltosa (disakarida)
		Pektinase	Menguraikan pektin menjadi asam pektin
		Maltose	Menguraikan maltosa menjadi glukosa
		Sukrose	Mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa
		Laktose	Mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa
2.	Protease	Pepsin	Memecah protein menjadi pepton
		Tripsin	Menguraikan pepton menjadi asam amino
		Entrokinase	Menguraikan pepton menjadi asam amino
		Peptidase	Menguraikan peptida menjadi asam amino
		Renin	Menguraikan kasein dan susu
		gelatinase	Menguraikan gelatin
3.	Esterase	Lipase	Menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak
		Fostatase	Menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfornya

Sedangkan macam-macam enzim berdasarkan proses metabolisme atau tipe reaksi kimia yang dikatalis adalah sebagai berikut.

No.	Golongan Enzim	Jenis Enzim	Peranan Enzim
1.	Oksidoreduktase	Dehidrogenase	Mengubah ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap.
		Oksidase	Melakukan oksidasi (menerima oksigen atau melepas elektron).
		Hidroksilase	Menggabungkan gugus hidroksil.
2.	Transferase	Mengkatalisis perpindahan 1 gugus karbon (misalnya metil), gugus aldehid, keton, gugus fosforil, atau gugus amino dari satu substrat ke substrat yang lain.
3.	Hidrolase	Peptidase	Memecah ikatan peptida pada protein.
		Esterase	Memecah ikatan ester.
		Glikosidase	Memecah ikatan glikosida pada polisakarida.
		Fosfatase	Memecah ikatan fosfat.
4.	Liase	Mengkatalisis penambahan gugus pada ikatan rangkap atau pembentukan ikatan rangkap dengan menghilangkan gugus C=C, C=O, atau C=N. Misalnya: dekarboksilase, aldolase, dan dehidratase.
5.	Ligase	Mengkatalisis reaksi penggabungan antara satu molekul dengan molekul lain melibatkan hidrolisis dari ATP. Misalnya: RNA ligase dan DNA ligase.
6.	Isomerase	Mengkatalisis perpindahan suatu gugus ke tempat lain dalam satu molekul. Misalnya: racemase, fosfoglukoisomerase, mutase, dan oksidoreduktase.