Peran Enzim dalam Metabolisme Lengkap Pengertian, Komponen, Sifat dan Cara Kerja Enzim

Metabolisme adalah reaksi kimia yang terdapat di dalam tubuh makhluk hidup. Di dalam metabolisme akan terjadi suatu reaksi kimia yaitu perubahan suatu senyawa kimia yang berguna untuk mempercepat metabolisme tersebut dengan melibatkan enzim sebagai biokatalisator. Reaksi kimia dalam metabolisme mencakup dua macam proses, yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme dan katabolisme merupakan reaksi enzimatis dimana reaksi itu terjadi karena adanya keterlibatan enzim.

Baca Juga : Perbedaan Anabolisme dan Katabolisme

Pada pembahasan kali ini, kami akan membahas tentang Enzim secara lengkap, mulai dari pengertian enzim, komponen enzim, sifat-sifat enzim, cara kerja enzim, peran enzim dalam metabolisme, penghambatan aktivitas enzim dan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim. Untuk selengkapnya, mari langsung saja kita simak pembahasan dibawah ini.

Enzim

Pengertian Enzim

Asal kata 'Enzim' berasal dari bahasa Yunani yaitu 'enzyme' yang berarti 'di dalam sel'. Pada tahun 1978, seorang psikolog asal Jerman yang bernama Wilhem Kuhne mendeskripsikan enzim sebagai 'proses'. Enzim adalah senyawa protein yang berguna sebagai katalisator reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Katalisator adalah suatu zat yang berguna untuk mempercepat reaksi kimia, akan tetapi tidak mempengaruhi hasil akhir reaksi atau tidak merubah kesetimbangan reaksi.

Enzim disebut juga sebagai biokatalisator karena merupakan katalisator dalam sistem biologi (makhluk hidup). Enzim tidak ikut dalam reaksi sehingga memiliki bentuk yang tetap. Jika dalam reaksi tidak melibatkan enzim, maka reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh akan berlangsung lambat.

Komponen Enzim

Enzim tersusun dari protein sederhana dan protein kompleks. Protein sederhana pada enzim tersusun dari asam amino saja, seperti tripsin, pepsin, dan kemotripsin. Sedangkan protein kompleks pada enzim tersusun dari asam amino dan komponen lain. 

Enzim lengkap disebut juga holoenzim, tersusun dari komponen protein dan nonprotein. Komponen protein pada enzim disebut apoenzim. Apoenzim merupakan komponen yang paling mendominasi yang menyusun enzim. Komponen ini memiliki sifat labil, sehingga mudah berubah atau mengalami denaturasi, seperti pemanasan dengan suhu tinggi.

Komponen nonprotein pada enzim tersusun dari komponen organik dan anorganik. Komponen organik dikelompokkan menjadi 2, yaitu gugus prostetik dan koenzim. Gugus prostetik merupakan komponen organik yang terikat kuat oleh protein enzim. Sedangkan koenzim merupakan komponen organik yang terikat lemah oleh protein enzim. Contoh koenzim diantaranya yaitu NAD (nikotinamida adenin dinukleotida), vitamin (vitamin B1, B2, B6, biotin, dan niasin), dan koenzim A (turunan asam pentotenat). Komponen anorganik pada enzim yaitu kofaktor atau aktifator, yang terikat lemah pada protein enzim. Contoh kofaktor diantaranya yaitu Zn2+, Mn2+, Cu2+, Mg2+, Fe2+, K+, dan Na+. 

Sifat-Sifat Enzim

Enzim memiliki beberapa sifat, diantaranya yaitu : 

1. Enzim sebagai biokatalisator. 

Enzim sebagai biokatalisator berguna untuk merubah kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasinya. Meskipun dalam jumlah sedikit, enzim bisa mempercepat reaksi ribuan kali lipat.  

2. Enzim berupa koloid. 

Enzim merupakan senyawa protein yang membentuk suatu koloid di dalam larutan enzim yang berguna untuk menambah luas bidang permukaan pada enzim sehingga energi aktivitasnya menjadi lebih besar.

3. Enzim bekerja secara spesifik. 

Enzim bekerja secara spesifik yang berarti enzim hanya bekerja pada substrat tertentu saja. Contoh: enzim katalase hanya dapat menghidrolisis H2O2 menjadi H2O dan O2.

4. Enzim bersifat termolabil. 

Cara kerja enzim dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu tinggi, maka cara kerja enzim akan cepat. Sebaliknya jika suhu rendah, maka cara kerja enzim semakin lambat. Akan tetapi jika suhu terlalu tinggi, maka enzim akan mengalami denaturasi.

5. Enzim bisa bereaksi dengan substrat basa maupun asam. 

Hal ini dikarenakan bagian sisi aktif enzim memiliki gugus R residu asam amino spesifik yang berperan sebagai penerima atau pemberi protein yang sesuai. 

6. Kerja enzim bersifat reversibel (bolak-balik). 

Pada dasarnya, kerja enzim yaitu hanya mempercepat laju reaksi kimia untuk mencapai kesetimbangan. Enzim tidak bisa menentukan arah reaksi. Tetapi, suatu enzim bisa melakukan reaksi dua arah yaitu dari produk menjadi substrat atau substrat menjadi produk. Contoh: enzim lipase bisa merubah lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Sebaliknya, enzim lipase juga bisa menyatukan asam lemak dan gliserol menjadi lemak.

Baca Juga : 17 Enzim Pencernaan, Macam dan Fungsinya

7. Enzim yang Menyerupai Protein. 

Beberapa sifat enzim ada yang menyerupai sifat dari protein, seperti bekerja pada suhu optimum, dapat mengalami denaturasi pada suhu terlalu tinggi, kinerja menurun pada pelarut organik dan ketika dalam kondisi basa kuat atau asam kuat, serta dipengaruhi oleh inhibitor (penghambat), aktivator (pemicu), dan konsentrasi substrat.

Cara Kerja Enzim

Cara kerja enzim dalam mempercepat reaksi kimia yaitu dengan cara berinteraksi dengan substrat, kemudian merubah substrat menjadi sebuah produk. Jika terbentuk produk, maka enzim akan melepaskan diri dari substrat tersebut karena enzim tidak bereaksi dengan substratnya. Berikut teori tentang cara kerja enzim:

Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi) 

Sisi aktif pada enzim bersifat fleksibel yang mampu berubah bentuk sesuai dengan bentuk substratnya. Ketika enzim berinteraksi dengan substrat, enzim akan berubah bentuk menyesuaikan bentuk substratnya, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat. Setelah terbentuk produk, enzim akan melepaskan diri dari substratnya.

Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi) 

Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci) 

Teori ini berasal dari Fischer (1898). Enzim diumpamakan sebagai gembok yang memiliki bagian kecil dan bisa mengikat substrat pada sisi aktif enzim. Sedangkan, substrat diumpamakan sebagai kunci yang bisa berikatan dengan sisi aktif enzim.

Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci) 

Pada enzim juga terdapat sisi alosterik yang diumpamakan sebagai sakelar yang bisa membuat kerja enzim meningkat maupun menurun. Jika sisi alosterik berikatan dengan inhibitor (penghambat), maka aktivitasnya akan berkurang karena konfigurasi enzim mengalami perubahan. Tetapi, jika sisi alosterik berikatan dengan aktivator (zat penggiat), maka enzim akan menjadi aktif kembali.

Peran Enzim dalam Metabolisme

Mempercepat suatu reaksi kimia tanpa ikut bereaksi 

Proses metabolisme dengan melibatkan enzim akan mempercepat suatu reaksi kimia. Sedangkan proses metabolisme dengan tidak melibatkan enzim akan memperlambat suatu reaksi kimia. Enzim sendiri tidak ikut dalam reaksi. Pada saat metabolisme melibatkan enzim, substrat akan berikatan dengan enzim. Kemudian enzim akan merubah substrat menjadi produk. Produk merupakan hasil akhir yang akan digunakan oleh tubuh. Semakin banyak enzim yang terlibat, maka akan semakin cepat pula reaksi kimia dalam proses metabolisme, sehingga tubuh dapat memperoleh energi lebih cepat dan dapat menjalankan aktivitas secara maksimal.

Memperoleh suatu produk yang diinginkan 

Meskipun enzim di dalam tubuh memiliki jumlah ribuan, tetapi banyak enzim yang tidak tertukar. Enzim juga dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substratnya, sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Misalnya, dari proses pemecahan amilum dapat diperoleh produk glukosa. 

Enzim hanya akan mengikat substrat pada sisi aktifnya
Enzim di dalam tubuh dapat membedakan antara satu jenis enzim dengan jenis enzim lainnya, meskipun jumlah enzim di dalam tubuh ada ribuan. Pada teori gembok dan kunci, enzim diumpamakan sebagai gembok yang memiliki bagian kecil dan bisa mengikat substrat pada sisi aktif enzim. Sedangkan, substrat diumpamakan sebagai kunci yang bisa berikatan dengan sisi aktif enzim. 

Bisa digunakan berkali-kali 

Setelah terbentuk produk pada saat proses metabolisme, enzim akan melepaskan diri dan kembali ke bentuk semula. Kemudian enzim tersebut dapat melakukan proses kembali. Jadi, enzim memiliki peranan yang lama di dalam tubuh. Enzim dapat digunakan berkali-kali di dalam tubuh, tetapi ada juga enzim yang tidak dapat digunakan berkali-kali karena enzim telah rusak yang disebabkan adanya faktor tertentu, seperti perubahan suhu.

Menurunkan energi dari aktifasi 

Proses metabolisme yang sedang berlangsung akan mengurangi energi yang ada dalam tubuh. Enzim berperan penting dalam proses tersebut untuk menurunkan energi aktifasi. Metabolisme akan berjalan lebih baik dan lebih cepat saat energi turun. Enzim berperan untuk membantu tubuh menghemat energi. Contoh: pada saat kita memindahkan air menggunakan ember maka akan lebih cepat daripada menggunakan kedua tangan. Ember dapat menampung banyak air, sehingga membutuhkan sedikit energi dan proses lebih cepat. Sedangkan, menggunakan kedua tangan membutuhkan banyak energi dan proses yang lama untuk mendapatkan air satu ember. Ember diumpamakan sebagai enzim. Oleh karena itu, semakin banyak enzim yang bekerja, maka semakin cepat pula proses metabolisme pada tubuh. 

Menjaga Kekebalan Tubuh Kita 

Pada tubuh kita terdapat ribuan enzim yang bekerja untuk membantu proses kimiawi yang mampu membuat tubuh kita tetap bertahan. Enzim berperan penting dalam proses pembentukan zat kimiawi  secara maksimal serta menjaga tubuh tetap sehat dan melindungi tubuh dari virus penyakit atau bakteri yang masuk ke dalam tubuh. Proses kimiawi tersebut membuat tubuh dapat menghasilkan sebuah energi. 

Penghambatan Aktivitas Enzim

Aktivitas enzim tidak semuanya berjalan dengan lancar, adakalanya mengalami gangguan atau penghambatan. Ion atau molekul yang menghambat aktivitas enzim yaitu inhibitor. Inhibitor dikelompokkan menjadi tiga jenis, diantaranya yaitu inhibitor alosterik, inhibitor reversibel, dan inhibitor tidak reversibel.

Inhibitor Alosterik 

Inhibitor alosterik adalah molekul zat penghambat yang berikatan pada sisi alosterik enzim. Inhibitor alosterik mengakibatkan sisi aktif enzim menjadi tidak aktif karena sudah mengalami perubahan bentuk.

Inhibitor Reversibel 

Inhibitor reversibel terbagi menjadi tiga jenis hambatan, yaitu sebagai berikut: 

1. Inhibitor kompetitif (hambatan bersaing) 

Pada inhibitor kompetitif, zat-zat penghambat memiliki struktur yang serupa dengan struktur substrat, sehingga terjadi persaingan antara zat penghambat dengan substrat ketika akan berikatan dengan sisi aktif enzim.

2. Inhibitor nonkompetitif (hambatan tidak bersaing) 

Pada inhibitor nonkompetitif, zat penghambat berikatan pada sisi alosterik enzim yang mengakibatkan substrat tidak bisa berikatan dengan enzim guna membentuk kompleks enzim-substrat karena terjadi perubahan pada sisi aktif enzim. 

3. Inhibitor umpan balik 

Pada inhibitor umpan balik, produk (hasil akhir) dalam suatu reaksi bisa menghambat aktivitas enzim, sehingga mengakibatkan reaksi kimia berjalan lambat. Jika produk disingkirkan, maka reaksi kimia akan berjalan lagi. 

Inhibitor Tidak Reversibel 

Inhibitor tidak reversibel terjadi karena hambatan ini bereaksi tidak reversibel dengan bagian tertentu pada enzim yang mengakibatkan perubahan bentuk pada enzim, sehingga aktivitas katalitik enzim akan berkurang atau menurun. Pada umumnya, inhibitor tidak reversibel terjadi karena adanya proses destruksi (modifikasi) suatu gugus enzim atau lebih yang ada pada molekul enzim.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim

Suhu (Temperatur) 

Suhu dapat mempengaruhi aktivitas enzim. Suhu maksimum untuk aktivitas enzim pada manusia serta hewan yang berdarah panas yaitu ± 37°C, sementara pada hewan yang berdarah dingin yaitu ± 25°C. Pada suhu 0°C, enzim tidak aktif, tetapi tidak rusak. Jika suhu dinaikkan hingga batas maksimum, maka akan terjadi peningkatan aktivitas enzim. Jika suhu melebihi batas maksimum, maka enzim akan rusak karena mengalami denaturasi protein.

Zat-zat Penggiat (Aktivator) 

Adanya zat penggiat (aktivator) bisa meningkatkan aktivitas enzim, seperti garam-garam dari logam alkali yang berbentuk encer (2%–5%), serta ion logam Mg, Co, Ni, Cl, dan Mn. Namun, proses kerja zat penggiat ini belum diketahui secara pasti.

pH (Derajat Keasaman) 

Enzim memiliki pH maksimum yang bisa bersifat asam maupun basa. Pada umumnya, enzim pada manusia memiliki pH antara 6–8, seperti enzim tripsin. Tetapi, ada pula enzim yang aktif pada kondisi asam, seperti enzim pepsin. Perubahan pH bisa menyebabkan terjadinya proses denaturasi yang dapat menurunkan aktivitas enzim, serta bisa mempengaruhi efektivitas sisi aktif enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat.

Zat-Zat Penghambat (Inhibitor) 

Beberapa zat kimia bisa menghambat aktivitas enzim, seperti garam-garam yang mengandung sianida dan merkuri (Hg). Inhibitor mengakibatkan enzim tidak bisa berikatan dengan substrat, sehingga tidak bisa menghasilkan suatu produk.

Konsentrasi Enzim 

Sebagian besar konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi, yang berarti penambahan konsentrasi enzim menyebabkan kecepatan reaksi meningkat sampai diperoleh kecepatan konstan. Kecepatan konstan tercapai jika semua substrat telah terikat oleh enzim.