Yang dimaksud enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. 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. Berikut ini adalah penjelasan fungsi enzim dalam sel.
Fungsi Enzim
Enzim yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia dalam metabolisme suatu sistem hayati atau organisme disebut sebagai biokatalisator. Molekul-molekul yang dikatalis oleh enzim dinamakan substrat. Reaktan memerlukan energi (panas) untuk memutuskan ikatanikatan antar atomnya, sehingga atom-atom tersebut dapat membentuk ikatan baru (produk).
Energi bebas yang diperlukan untuk memutuskan ikatan ini disebut energi aktivasi (EA), sedangkan perbedaan antara energi bebas produk dengan energi bebas reaktan disimbolkan dengan ΔG. Reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim, menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan energi untuk reaksi lebih sedikit dibanding reaksi yang tidak dikatalis oleh enzim.
Oleh karena itu, enzim berperan penting dalam menurunkan energi aktivasi untuk memulai suatu reaksi, sehingga reaksi dapat berjalan sangat cepat, efisien, dan tidak menimbulkan suhu yang tinggi. Enzim dihasilkan di dalam sel dan dapat bekerja di dalam sel maupun di luar sel. Enzim yang bekerja di dalam sel disebut enzim intraseluler.
Misalnya, enzim yang berfungsi menawarkan racun sel H2O2 (hidrogen peroksida) menjadi H2 dan O2 yang bersifat netral. Enzim pernafasan selalu terdapat dalam sel. Sementara itu, enzim yang bekerja di luar sel disebut enzim ekstraseluler, yaitu enzim- enzim pencernaan. Sebagian besar enzim terdapat pada protoplasma sel. Namun, pada sel tertentu enzim ditemukan di dalam vakuola dan dinding sel.
Mekanisme enzim
- Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi 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.
- Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar, dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil.
Karakteristik enzim
- Aktivitasnya dapat terjadi di dalam sel tempat sintesisnya (disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)
- Kemampuan untuk diatur atau regulasi dan dibentuk dalam protoplasma sel
- Kolosi, permukaannya luas dan hidrofil
- Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion
- Peka terhadap faktor yang mempengaruhi denaturasi protein
- Dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya
- Merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi
- Tidak ikut terlibat dalam reaksi serta struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung
- Spesifik, cocok untuk satu macam substrat atau sekelompok kecil substrat yang susunan dan fungsinya hampir sama.
Cara Kerja Enzim
- model gembok kunci
- teori kecepatan induksi:
a. Model Gembok – Kunci (Lock and Key)
Teori ini dikemukakan oleh seorang ahli yang bernama Fisher. Menurutnya, enzim bagaikan sebuah gembok, memiliki bagian yang berhubungan dengan kunci yang disebut lubang kunci. Bagian lubang kunci ini diibaratkan sebagai sisi aktif enzim, yaitu suatu tempat yang spesifi k untuk mengikat substratnya.
Substrat digambarkan sebagai sebuah kunci. Mata kunci memiliki struktur yang khas dan cocok dengan struktur lubang kunci pada gembok. Kunci tertentu hanya cocok dengan gembok tertentu, artinya enzim tertentu hanya bekerja pada substrat tertentu. Apabila sisi aktif bergabung dengan substrat maka enzim tidak aktif lagi.
Bergabungnya enzim dengan substrat membentuk kompleks enzim substrat. Kompleks enzim substrat digambarkan sebagai gembok dimana pada lubang kuncinya terdapat kunci. Setelah reaksi berlangsung, kompleks enzim substrat lepas dan terbentuklah produk.
Pada sistem kerja enzim, enzim tidak pernah ikut bereaksi karena setelah terbentuk produk, enzim akan terlepas dan dapat menjalankan fungsi enzim untuk berikatan dengan substrat lain yang sesuai. Artinya, enzim tidak akan diubah menjadi produk atau enzim hanya berperan sebagai perantara dalam membentuk produk.
Produk tersebut berasal dari substrat yang telah bereaksi.Berikut adalah persamaan reaksi enzimatis sederhana: Enzim + substrat Kompleks Enzim – substrat Enzim – produk Enzim + produk
b. Teori Ketepatan Induksi (Induced Fit Th eory)
Teori ini menyatakan bahwa enzim memiliki sisi aktif yang mudah menyesuaikan dengan bentuk substratnya. Dengan kata lain, bentuk sisi aktif enzim bersifat fl eksibel. Pada saat substrat bertemu dengan enzim, maka sisi aktif enzim berubah sedemikian rupa sehingga cocok dengan substrat dan terbentuklah kompleks enzim substrat.
Setelah terjadi reaksi dan produk telah terbentuk, enzim akan lepas. Pada saat ini tidak menutup kemungkinan, substrat lain bergabung dengan enzim. Pada saat ini pula enzim tidak aktif lagi.