Metabolisme Peran Enzim pada Tumbuhan
METABOLISME
Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.Reaksi-reaksi tersebut adalah dasar dari kehidupan, yang membuat sel dapat tumbuh dan bereproduksi, mempertahankan strukturnya, dan merespon lingkungannya. Secara keseluruhan, metabolisme bertanggung jawab terhadap pengaturan materi dan sumber energi dari sel. Tugas metabolisme inilah yang menjadikan metabolisme suatu reaksi yang sangat penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup.
Tumbuhan menghasilkan metabolit sekunder yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan tersebut dari serangga, bakteri, jamur, dan jenis pathogen lainnya.
Secara umum, metabolisme terdiri atas 2 proses yaitu anabolisme (reaksi penyusunan) dan katabolisme (reaksi pemecahan).
METABOLISME DAN PERAN ENZIM
Di dalam tubuh organisme, enzim berperan sebagai biokatalisator. Artinya enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia, tetapi senyawa tersebut tidak ikut bereaksi. Dalam reaksi kimia tersebut ,enzim tidak mengalami perubahan bentuk. Selain itu, enzim juga tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi atau mengubah produk.
1. KOMPONEN ENZIM
Berdasarkan komponen penyusunnya, enzim dibedakan menjadi dua macam berikut:
a. Enzim sederhana, terdiri atas senyawa protein saja.
b. Enzim kompleks(enzim konjugasi), terdiri atas komponen-komponen berikut:
- komponen protein(apoenzim).Apoenzim mudah terdenaturasi, misal karena pemanasan.
- komponen nonprotein(gugus prostetik). gugus prostetik bersifat termostabil(tidak mudah rusak akibat pemanasan). Bagian ini dapat berupa koenzim atau kofaktor.
2. SIFAT-SIFAT ENZIM
Enzim memiliki sifat-sifat berikut:
- Enzim merupakan senyawa protein sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu tinggi atau rendah enzim akan mengalami kerusakan koagulasi yang akhirnya enzim terdenaturasi.
- Berupa koloid
- Bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya dapat bekerja pada satu substrat
- Bekerja secara bolak-balik(reversible), artinya enzim tidak menentukan arah reaksi
- Dapat bereaksi dengan substrat asam maupun basa
- Diperlukan dalam jumlah sedikit
- Dapat digunakan berulang kali selama belum rusak
3. MEKANISME KERJA ENZIM
Enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah jumlah energi yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi.
Beberapa teori berikut menjelaskan tentang cara kerja enzim:
a. LOCK AND KEY THEORY(Teori Gembok dan Kunci)
Teory ini dikemukakan oleh Fischer(1898). Menurutnya enzim diumpamakan sebagai gembok, sedangkan substrat diumpamakan sebagai kunci. Substrat dapat beriakatan dengan enzim jika enzim memiliki sisi aktif sebagai tempat melekat substrat. Hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi dan hubungan tersebut membentuk ikatan yang lemah. perhatikan skema berikut:
b. INDUCED FIT THEORY(Teory ketepatan induksi)
Teori ini dikemukakan oleh Daniel Koshland. Menurutnya, sisi aktif enzim bersifat fleksible. Akibatnya, sisi aktif enzim dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat. Teori ini sesuai dengan kerja enzim yang sesungguhnya. Perhatikan skema berikut:
1. METABOLISME TUMBUHAN
Metabolisme dalam bahasa Yunani metabolismos yang berarti perubahan adalah semua reaksi kimia yang terjadi dalam organism termasuk yang terjadi di tingkat seluler. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Reaksi-reaksi tersebut adalah dasar dari kehidupan, yang membuat sel dapat tumbuh dan bereproduksi, mempertahankan strukturnya, dan merespon lingkungannya. Secara keseluruhan, metabolisme bertanggung jawab terhadap pengaturan materi dan sumber energi dari sel. Tugas metabolisme inilah yang menjadikan metabolisme suatu reaksi yang sangat penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup.
Tumbuhan menghasilkan metabolit sekunder yang berfungsi untuk melindungi tumbuhan tersebut dari serangan bakteri, jamur, serangga dan jenis pathogen lainnya serta tumbuhan mampu menghasilkan vitamin untuk kepentingan tumbuhan itu sendiri serta hormone-hormon yang merupakan sarana bagi tumbuhan untuk berkemunikasi antara organnya atau jaringannya dalam mengendalikan dan mengkoordinasi pertumbuhan dan perkembangannya.
Dalam tumbuhan pun terdapat proses metabolisme tumbuhan yang terdiri dari anabolisme (pembentkan senyawa yang lebih besar dari molekul-molekul yang lebih kecil, molekul ini terdiri dari pati, selulose, protein, lemak dan asam lemak. Prioses ini membutuhkan energi). Sedang katabolisme merupakan senyawa dengan molekul yang besar membentuk senyawa-senyawa dengan molekul yang lebih kecil dan menghasilkan energy.
Sel dalam tubuh tumbuhan mampu mengatur lintasan-lintasan metabolik yang dikendalikannnya agar terjadi dan dapat mengatur kecepatan reaksi tersebut dengan cara memproduksi suatu katalisator dalam jumlah yang sesuai dan tepat pada saat dibutuhkan. Katalisator inilah yang disebut dengan enzim yang mampu mempercepat laju reaksi yang berkisar antara 108 sampai 1020.
2. KOMPOSISI KIMIA DAN STRUKTUR 3-DIMENSI ENZIM
Setiap enzim terbentuk dari molekul protein sebagai komponen utama penyusunnya dan bebrapa enzim hanya terbentuk dari molekul protein dengan tanpa adanya penambahan komponen lain. Protein lainnya seperti Sitokrom yang membawa elektron pada fotosintesis dan respirasi tidak pula dapat digolongkan sebagai enzim. Selain itu, protein yang terdapat dalam biji juga lebih berperan sebagai bahan cadangan untuk digunakan dalam proses perkecambahan biji.
Protein hanya terbentuk dari satu ikatan poloipeptida yang menggumpal membentuk suatu struktur yang bulat atau sperikal, contohnya ribonuklease. Setiap rantai polipeptida atau molekul protein secara sponstan akan membentuk konfigurasi dengan energi bebas terendah.
Dalam sitisol sel, asam amino lebih bersifat hidrofobik yang akan mengumpul pada bagian dalam, sedang pada permukaan molekul protein atau enzim asan amino bersifat hidrofilik.
3. GUGUS PROSTETIK, KOENZIM DAN VITAMIN
Disamping bagian protein, enzim juga mengandung bagian bukan protein yang disebut gugus prostetik . Gugus prostetik menempel pada protein dengan ikatan kovalen.
Contoh :
• flavin pada dehidrogenase
• ion logam (besi dan tembaga) pada sitokrom oksidase
• gugus gula pada glikoprotein
Beberapa enzim tidak memiliki guus prostetik tetapi untuk aktivitasnya diperlukan keikutsertaan senyawa organik atau ion logam atau keduanya. Kedua bahan tersebut disebut koenzim
Beberapa vitamin yang disintesis oleh tumbuhan membentuk bagian koenzim dan gugus prostetik yang diperlukan oleh enzim pada tumbuhan dan hewan.Hal ini menjelaskan pentingnya vitamin bagi kehidupan. Beberapa mineral juga berfungsi sebagai pengaktif enzim.
Contoh : ion Mg
4. KOMPERTEMENTASI ENZIM
Enzim – enzim yang berperan untuk fotosintesis terdapat pada kloroplas. Enzim yang berperan penting dalam respirasi aerobik terdapat pada mitokondria, sedang enzim respirasi lainnya terdapat dalam sitosol.
Kompertemenisasi enzi akan meningkat edisiensi banyak proses yang beralngsung di dalam sel, karena :
- Reaktan tersedia pada tempat dimana enzim tersedia.
- Senyawa akan dikonversi dikirim ke arah enzim yang berperan untuk menghasilakn produk sesuai yang dikehendaki dan tidak disimpangkan pada lintasan yang lain. Akan tetapi kompartemenisasi ini tidak bersifat absolut.
Satu jenis enzim bekerja secara khusus hanya pada satu jenis substrat. Misalnya enzim katalase menguraikan Hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2), sedangkan enzim lipase menguraikan lemak + air menjadi gliserol + asam lemak.
Secara umum nama tiap enzim disesuaikan dengan nama substratnya, dengan penambahan “ase” dibelakangnya. Substrat adalah senyawa yang bereaksi dengan bantuan enzim. Di samping nama trivial (nama biasa) maka oleh Commision on Enzymes of The International Union of Biochemistry telah ditetapkan pula tata nama yang sistematik, disesuaikan dengan pembagian atau penggolongan enzim yang didasarkan pada fungsinya.
Suatu enzim bekerja secar khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah yang menjadi ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja terhadap berbagai berbagai macam reaksi. Kekhasan terhadap suatu reaksi disebut kekhasan reaksi. Suatu asam amino tertentu dapat mengalami berbagai reaksi dengan berbagai enzim pula. Sebagai contoh enzim oksidase yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi oksidase asam amino. Untuk reaksi lain dekarboksilase bekerja sebagai katalis, sedangkan transaminase dapat pula bekerja terhadap asam amino untuk memindahkan gugus –NH2 kepada senyawa lainnya. Jadi walaupun ketiga reaksi tersebut mungkin berjalan, namun tiap enzim hanya bekerja pada satu reaksi. Enzim dekarboksilase dan transaminase mempunyai koenzim yang sama yaitu piridoksalfosfat.
Enzim digolongkan menurut reaksi yang diikutinya, sedangkan masing-masing enzim diberi nama menurut nama substratnya. Disamping itu ada pula beberapa enzim yang dikenal dengan nama lain misalnya pepsin, tripsin, dan lain-lain. Oleh Commision on Enzymes of The International Union of Biochemistry, enzim dibagi menjadi 6 golongan, yaitu:
• Golongan I : Oksireduktase
• Golongan II : Transferase
• Golongan III : Hidrolase
• Golongan IV : Liase
• Golongan V : Isomerase
• Golongan VI : Ligase
6. ENZIM TIDAK BERPERAN BOLAK BALIK
enzim mempunyai sifat yaitu berperan tidak bolak-balik. Artinya enzim dapat bekerja menguraikan suatu substrat menjadi substrat tertentu dan tidak sebaliknya dapat menyusun substrat sumber dari hasil penguraian, misalya enzim protease dapat menguraikan protein menjadi asam amino, tetapi tidak menggabungkan asam aminonya menjadi protein.
Enzim menjadi rusak apabila berada pada suhu yang terlalu panas atau terlalu dingin. Sebagian besar enzim akan rusak pada suhu di atas 60oC karena proteinnya (gugus prostetik) menggumpal (koagulasi). Jika telah rusak maka tidak akan berfungsi lagi meskipun berada pada suhu normal, rusaknya enzim oleh panas disebut denaturasi. Selain itu, kerja enzim juga dapat terhalang oleh zat lain. Zat yang dapat menghambat kerja enzim disebut inhibitor, contohnya CO, Arsen, Hg, dan Sianida. Sebaliknya zat yang dapat mempercepat jalannya reaksi disebut aktivator, contohnya ion Mg2+, Ca2+, zat organik seperti koenzim-A.
Enzim dapat bekerja optimal pada pH tertentu, misalnya enzim lipase, pH optimal 5,7–7,5. Aplikasi pH yang tidak cocok maka sifat kerja enzim dapat menyebabkan ionisasi dari gugus karboksil dan amino dari bagian bagian enzim yang tersusun atau apoenzim dan dapat menyebabkan denaturasi, oleh karena itu akan terjadi tambahan struktur enzim sehingga tidak dapat bekerja dengan baik.
7. ISOZIM
Isozim atau Iso-enzim adalah dalam suatu campuran terdapat lebih dari satu enzim yang dapat berperan dalam suatu substrat untuk memberikan suatu hasil yang sama. Keuntungan bagi tumbuhan yang mengandung isoenzim adalah karena isozim – isozim tersebut akan memiliki tanggapan yang berbeda terhadap faltor – faktor lingkungan. Setiap isozim dihadapkan pada lingkungan kimia yang berbeda dab masing – masing berperan pada posisi yang berbeda dalam lintasan metabolic.
8. PENGARUH DENATURASI TERHADAP AKTIFITAS ENZIM
Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu. Untuk enzim hewan suhu optimal antara 35°C dan 40°C, yaitu suhu tubuh. Pada suhu di atas dan di bawah optimalnya, aktivitas enzim berkurang. Di atas suhu 50°C enzim secara bertahap menjadi inaktif karena protein terdenaturasi. Pada suhu 100°C semua enzim rusak. Pada suhu yang sangat rendah, enzim tidak benar-benar rusak tetapi aktivitasnya sangat banyak berkurang (Gaman & Sherrington, 1994). Enzim memiliki suhu optimum yaitu sekitar 180-230C atau maksimal 400C karena pada suhu 450C enzim akan terdenaturasi karena merupakan salah satu bentuk protein. (Tranggono & Setiadji, 1989).
Suhu yang tinggi akan menaikkan aktivitas enzim namun sebaliknya juga akan mendenaturasi enzim (Martoharsono, 1994). Peningkatan temperatur dapat meningkatkan kecepatan reaksi karena molekul atom mempunyai energi yang lebih besar dan mempunyai kecenderungan untuk berpindah. Ketika temperatur meningkat, proses denaturasi juga mulai berlangsung dan menghancurkan aktivitas molekul enzim. Hal ini dikarenakan adanya rantai protein yang tidak terlipat setelah pemutusan ikatan yang lemah sehingga secara keseluruhan kecepatan reaksi akan menurun.
Belum ada tanggapan untuk "NASKURU Lumajang"
Posting Komentar