Metabolisme dan Enzim

Setelah kegiatan pembelajaran  ini diharapkan Ananda dapat: 

1. Menjelaskan proses metabolisme sebagai reaksi enzimatis dalam makhluk hidup. 
2. Menjelaskan prinsip dasar enzim, struktur, sifat, mekanisme kerja enzim dan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim. 
3. Menyusun laporan percobaan kerja enzim.

METABOLISME 

Metabolisme merupakan serangkaian peristiwa reaksi-reaksi kimia yang berlangsung dalam sel makhluk hidup. Metabolisme juga merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Melalui proses metabolisme makanan yang dimakan dapat diubah menjadi energi untuk kelangsungan hidup. Di dalam tubuh makanan mengalami serangkaian perombakan melalui berbagai reaksi kimia sehingga membebaskan energi yang dikandungnya yaitu berupa molekul adenosine trifosfat (ATP). Energi tidak saja diperlukan untuk pertumbuhan sel, mengganti sel yang rusak, pembelahan sel, tetapi juga untuk aktivitas hidup lainnya misalnya belajar, berlari, bermain dan lain-lain.

ATP merupakan molekul berenergi tinggi yang dapat digunakan makhluk hidup. ATP tersusun dari adenosine (basa adenin dan gula ribosa) dan tiga gugus fosfat. ATP memiliki ikatan yang labil karena mudah melepaskan gugus fosfat ketika mengalami hidrolisis sehingga berubah menjadi ADP (adenosine difosfat). Didalam tubuh berlangsung ratusan bahkan ribuan reaksi kimia, termasuk reaksi kimia dalam proses perombakan zat makanan. Setiap reaksi kimia tidak bekerja secara sendiri-sendiri, melainkan berhubungan satu sama lainnya membentuk suatu rangkaian reaksi kimia.  

Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua yaitu proses pembongkaran Zat kompleks menjadi zat yang lebih sederhana yang disebut katabolisme dan proses penyusunan yang disebut anabolisme. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam metabolisme tersebut akan dipengaruhi lajunya oleh protein khusus yang disebut enzim. Tanpa enzim laju metabolisme berlangsung lambat.    

ENZIM 

Enzim adalah suatu senyawa kimia/protein khusus yang berperan sebagai katalisator suatu reaksi kimia di dalam tubuh makhluk hidup. Enzim sebagai katalisator dapat mempercepat suatu reaksi kimia yaitu dengan cara menurunkan energi aktivasi.

Energi aktivasi adalah energi awal yang digunakan untuk memulai suatu reaksi kimia.  Enzim merupakan biokatalisator yang artinya dapat mempercepat reaksi-reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia.  

Struktur Enzim 

Keseluruhan bagian enzim disebut holoenzim. Enzim disusun oleh dua komponen utama yaitu: 

1. Gugus protein (Apoenzim) : yaitu bagian dari enzim yang tersusun dari molekul protein 
2. Gugus non protein  :  yaitu bagian dari enzim yang tersusun dari senyawa non protein 

Sebagai biokatalisator, enzim memiliki beberapa sifat antara lain: 

1. Enzim bekerja hanya mengubah kecepatan reaksi, dan tidak ikut bereaksi, artinya enzim tidak mengubah produk akhir yang dibentuk atau mempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkan laju suatu reaksi. 
2. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya mempengaruhi substrat tertentu saja. 
3. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memiliki sifat seperti protein.  Bekerja  dengan dipengaruhi suhu dan pH. Antara lain bekerja pada suhu optimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akan   kehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam atau basa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yang terlalu tinggi akan membuat enzim ter denaturasi sehingga tidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya. 
4. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai dengan fungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalam jumlah yang sedikit 
5. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yang dikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidak menentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksi sehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. 
6. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH, activator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) serta konsentrasi substrat. 

Cara Kerja Enzim 

Cara kerja enzim dalam berikatan dengan substrat, ada 2 teori yang menjelaskannya, yaitu:  

1. Teori lock and key: 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. 
   
   

   Gambar 2. Teori Lock and Key Sumber: akkangyacob.blogspot.com

   
   
2. Teori induced fit: 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. 

   Gambar. 3 Teori Induksi Pas (model induced fit)

   Sumber: saintif.com/
   
   

Faktor-faktor yang memengaruhi Kerja Enzim 

Faktor-faktor yang dapat mempercepat atau memperlambat kerja enzim antara lain adalah: 

1. Suhu 

Enzim tersusun dari protein sebab itu enzim sangat peka terhadap suhu. Suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein, dan suhu yang terlalu rendah dapat menghambat laju reaksi. Setiap enzim mempunyai suhu optimum yang spesifik, jika enzim berada di bawah suhu optimum maka kerja enzim akan terhambat.  

2. pH 

Setiap enzim mempunyai pH optimun yang spesifik. Perubahan pH mengakibatkan sisi aktif enzim berubah sehingga dapat menghalangi terikatnya substrat pada sisi aktif enzim, selain itu perubahan pH juga mengakibatkan proses denaturasi pada enzim.  

3. Konsentrasi Enzim dan substrat 

Agar reaksi berjalan optimum, perbandingan jumlah antara enzim dan substrat harus sesuai.  Jika enzim terlalu sedikit dan substrat terlalu banyak reaksi akan berjalan lambat dan bahkan ada substrat yang tidak terkatalisasi. Semakin banyak enzim maka reaksi akan berjalan semakin cepat.  

4. Zat-zat Pengikat 

Aktivator yaitu zat yang berfungsi memacu atau mempercepat reaksi enzim. Contohnya Aktivator antara lain garam-garam dan logam alkali dalam kondisi encer (2%-5%) dan ion logam Ca, Mg, Mn, Ni, dan C1) 

 
5. Zat-zat Penghambat  

Ada dua macam inhibitor enzim, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang berkaitan secara kuat pada sisi aktif enzim. inhibitor kompetitif dapat dihilangkan dengan cara menambah konsentrasi substrat. Sedangkan inhibitor nonkompetitif adalah inhibitor yang terikat pada sisi elosterik enzim (selain sisi aktif enzim), inhibitor ini mengakibatkan sisi aktif enzim berubah hingga substrat tidak dapat berkaitan dengan sifat sisi aktif enzim. inhibitor ini tidak dapat dihilangkan walaupun dengan menambahkan konsentrasi substart. 

Metabolisme merupakan serangkaian peristiwa reaksi-reaksi kimia yang berlangsung dalam sel makhluk hidup. Lakukanlah percobaan sederhana berikut.  

1.   Isilah Daftar Kehadiran .

2.   Lakukanlah percobaan kerja enzim dengan mengikuti langkah berikut: 

• Ambillah sesendok nasi lalu kunyah sekitar 2 menit dan rasakan bagaimana perubahan rasa yang Ananda rasakan. 
• Bandingkan jika nasi diberi jeruk nipis lalu di kunyah. 
• Buatlah penjelasan  secara rinci dengan membandingkan kedua perlakuan yang Ananda lakukan.