SUBTRAT ENZIM YANG DIKATALISNYA

SUBTRAT ENZIM YANG DIKATALISNYA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dewasa ini industri enzim telah berkembang pesat dan menempati posisi penting dalam bidang industri. Kesadaran masyarakat terhadap masalah lingkungan yang semakin tinggi serta adanya tekanan dari para ahli dan pecinta lingkungan menjadikan teknologi enzim sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan berbagai proses kimiawi dalam bidang industri

Enzim adalah molekul protein kompleks yang dihasilkan oleh sel hidup dan bekerja sebagai katalisator dalam berbagai proses kimia di dalam tubuh. Salah satu enzim yang sangat berperan adalah enzim protease. Enzim pemecah protein atau protease sangat penting dalam proses pencernaan untuk memecah ikatan peptida dari protein yang dikonsumsi menjadi asam-asam amino yang mudah diabsorpsi. Di dalam dunia medis, enzim protease digunakan sebagai terapi untuk pengobatan tumor, radang, kelainan darah dan pengatur kekebalan. Selain itu, protease juga mempunyai nilai ekonomi yang tinggi karena aplikasinya yang sangat luas. Industri pengguna protease diantaranya ialah industri deterjen, kulit, tekstil, makanan, hidrolisat protein, pengolahan susu, farmasi, makanan, bir, film, dan limbah.

1.2    Tujuan

1.        Untuk mengetahui definisi dan klasifikasi enzim secara umum.

2.        Untuk mengetahui enzim pada substrat yang di katalisis.

1.3    Manfaat

1.        Dapat mengetahui definisi dan klasifikasi enzim secara umum.

3.        Dapat mengetahui enzim pada substrat yang di katalisis.

BAB II

ISI

2.1  Enzim

Enzim merupakan senyawa berstruktur protein yang dapat berfungsi sebagai katalisator dan dikenal sebagai biokatalisator. Enzim berperan sebagai katalisator yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam sistem biologis. Enzim dapat mengkatalisis sebuah reaksi yang secara reaksi kimia biasa tidak mungkin terjadi dan seperti halnya katalisator biasa, enzim juga tidak ikut bereaksi atau pun terurai menjadi produk reaksi.

Enzim dapat diperoleh dari sel-sel hidup dan dapat bekerja baik untuk reaksi-reaksi yang terjadi di dalam sel maupun di luar sel. Pemanfaatan enzim untuk reaksi-reaksi yang terjadi di luar sel Sekarang banyak diaplikasikan dalam dunia industri seperti industri makanan, detergen, penyamakan kulit, kosmetik, dll. Pemanfaatan enzim dapat dilakukan secara langsung menggunakan enzim hasil isolasi maupun dengan cara pemanfaatan mikroorganisme yang dapat menghasilkan enzim yang diinginkan.

2.1.1.      Nomenklatur Enzim

Biasanya enzim mempunyai akhiran –ase. Di depan –ase digunakan nama substrat di mana enzim itu bekerja., atau nama reaksi yang dikatalisis. Misal : selulase, dehidrogenase, urease, dan lain-lain. Tetapi pedoman pemberian nama tersebut diatas tidak selalu digunakann. Hal ini disebabkan nama tersebut digunakan sebelum pedoman pemberian nama diterima dan nama tersebut sudah umum digunakan. Misalnya pepsin, tripsin, dan lain-lain. Dalam Daftar Istilah Kimia Organik (1978), akhiran –ase tersebut diganti dengan –asa.

2.1.2.      Struktur Enzim

Pada mulanya enzim dianggap hanya terdiri dari protein dan memang ada enzim yang ternyata hanya tersusun dari protein saja. Misalnya pepsin dan tripsin.Tetapi ada juga enzim-enzim yang selain protein juga memerlukan komponen selain protein. Komponen selain protein pada enzim dinamakan kofaktor. Koenzim dapat merupakan ion logam/ metal, atau molekul organik yang dinamakan koenzim. Gabungan antara bagian protein enzim (apoenzim) dan kofaktor dinamakan holoenzim.

Enzim yang memerlukan ion logam sebagai kofaktornya dinamakan metaloenzim. Ion logam ini berfungsi untuk menjadi pusat katalis primer, menjadi tempat untuk mengikat substrat, dan sebagai stabilisator supaya enzim tetap aktif.

Tabel 1. Beberapa enzim yang mengandung ion logam sebagai kofaktornya

ION LOGAM	ENZIM
Zn 2+	Alkohol dehidrogenase
	Karbonat anhidrasa
	Karboksipeptidasa
Mg2+	Fosfohidrolasa
	Fosfotransferasa
Fe2+ / Fe3+	Sitokrom
	Peroksida
	Katalasa
	Feredoksin
Cu2+/ Cu+	Tirosina
	Sitokrom oksidasa
K+	Piruvat kinasa (juga memerlukan Mg2+)
Na+	Membrane sel ATPasa ( juga memerlukan K+ dan Mg2+)

2.1.3.      Aktivitas Enzim

Seperti halnya katalisator, enzim dapat mempercepat reaksi Kimia dengan menurunkan energi aktivasinya. Enzim tersebut akan bergabung sementara dengan reaktan sehingga mencapai keadaan transisi dengan energi aktivasi yang lebih rendah daripada energi aktivasi yang diperlukan untuk mencapai keadaan transisi tanpa bantuan katalisator atau enzim.

2.1.4.      Koenzim

Dalam peranannya ,enzim sering memerlukan senyawa organik tertentu selain protein. Ditinjau dari fungsinya, dikenal adanya koenzim yang berperan sebagai pemindah hidrogen, pemindah elektron, pemindah gugusan kimia tertentu (“group transferring”) dan koenzim dari isomerasa dan liasa.

Tabel 2. Contoh-contoh koenzim dan peranannya

No	Kode	Singkatan dari	Yang dipindahkan
1.	NAD	Nikotinamida-adenina dinukleotida	Hidrogen
2.	NADP	Nikotinamida-adenina dinukleotida fosfat	Hidrogen
3.	FMN	Flavin mononukleotida	Hidrogen
4.	FAD	Flavin-adenina dinukleotida	Hidrogen
5.	Ko-Q	Koenzim Q atau Quinon	Hidrogen
6.	Sit	Sitokrom	Elektron
7.	Fd	Ferredoksin	Elektron
8.	ATP	Adenosina trifosfat	Gugus fosfat
9.	PAPS	Fosfoadenil sulfat	Gugus sulfat
10.	UDP	Uridina difosfat	Gula
11.	Biotin	Biotin	Karboksil (CO2)
12.	Ko-A	Koenzim A	Asetil
13.	TPP	Tiamin pirofosfat	C2-aldehida

2.2.      Klasifikasi enzim

2.2.1. Klasifikasi Enzim Berdasarkan Termpat Kerjanya

1.         Eksoenzim

        adalah enzim yang aktivitasnya diluar sel.

2.        Endoenzim

adalah enzim yang aktivitasnya didalam sel.

2.2.2. Klasifikasi Enzim Berdasarkan Cara Terbentuknya

1.        Enzim konstitutif, yaitu enzim yang jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya enzim amilase.

2.        Enzim adaptif, yaitu enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat, contohnya enzim β-galaktosidase yang dihasilkan oleh bakteri E.coli yang ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa

2.2.3. Klasifikasi Enzim Berdasarkan Fungsinya

1.        Oksidoreduktase, mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, meliputi reaksi pemindahan elektron, hidrogenatau oksigen.

2.        Transferase, mengkatalisis perpindahan gugus molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain, seperti gugus amino, karbonil, metil, asil, glikosil atau fosforil.

3.        Hidrolase, mengkatalisis pemutusan ikatan antara karbon dengan berbagai atom lain dengan adanya penambahan air.

Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu

a.       Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat. Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya.

b.    Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.

         Contoh-contohnya :

·      Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam  lemak.

·      Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat.

c.    Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein.

        Contoh-contohnya:

·       Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino.

·       Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin.

·       Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.

d.   Oksidase dan reduktase , yaitu enzime yang menolong dalam proses oksidasi dan reduksi.

Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi:

·       Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat-zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi.

·       Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.

e.    Desmolase , yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya.

Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi :

·       Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruyat menjadi asetaldehida.

·       Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga yang terakhir ini berubah menjadi suatu asam amino.

4.        Liase, mengkatalisis penambahan gugusfungsidari suatumolekul tanpa melalui proses hidrolisis.

5.        Isomerase, mengkatalisis reaksi isomerisasi.

6.        Ligase, mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat.

A.      Enzim Protease

Protease merupakan enzim yang berfungsi untuk menguraikan protein di dalam tubuh dan merupakan enzim proteolitik, yang berperan penting dalams truktur dan fungsi semua sel dari makhluk hidup. Penggunaan protease tidak hanya dimanfaatkan dalam tubuh makhluk hidup saja, tetapi juga dimanfaatkan untuk keperluan diberbagai bidang di luar kehidupan makhluk hidup. Sebagai contoh dalam bidang farmasi, protease digunakan dalam proses deproteinasi yaitu proses menghilangkan protein. Proses deproteinasi ini misalnya digunakan dalam proses pembuatan chitosan, di mana chitosan ini adalah bahan alami yang direkomendasikan untuk digunakan sebagai pengawet makanan karena tidak beracun dan aman bagi kesehatan (non-formalin). Protease memiliki daya katalitik yang spesifik dan efisien terhadap ikatan peptida dari suatu molekul polipeptida atau protein. Enzim ini dapat diisolasi dari beberapa jenis makhluk hidup seperti tumbuhan (papain dan bromelin), hewan (tripsin, kimotripsin, pepsin, dan renin), mikroorganisme seperti bakteri, kapang, virus, dan cacing parasitik seperti cestoda, trematoda, dan nematoda (Betha, 2009).

a. Klasifikasi Enzim Protease

Hartley (1960) membagi protease menjadi 4 golongan:

1.    Protease serin,

·           Memiliki residu serin dalam lokasi aktifnya.

·           Bersifat endopeptidase

·           Yang termasuk enzim ini: tripsin, kimotripsin, elastase dan subtilin

2.    Protease sulfihidril (Thiol) atau Sistein

·           Memiliki residu sulfhidril pada lokasi aktif

·           Kerja enzim ini dapat dihambat oleh senyawa oksidator, alkilator dan logam berat

·           Yang termasuk enzim ini : protease dari tanaman dan mikroba seperti papain, fisin dan bromelin

3. Protease metal

·           Keaktifannya tergantung pada adanya metal dengan hubungan stoikiometrik 1 mol metal/1 mol enzim

·           Dapat dihambat oleh EDTA (Ethlene Diamine Tetra Acetic Acid) dimana dapat mengkelat metal sehingga keaktifan enzim hilang/berkurang.

·           Yang termasuk enzim ini : karboksipeptidase untuk beberapa aminopeptidase

4. Protease asam atau aspartat

·           Enzim yang pada lokasi aktifnya terdapat dua gugus karboksil

·           Aktif pada pH rendah

·           Keaktifannya dapat dihambat oleh p-bromofenasilbromida.

·           Yang termasuk enzim ini : pepsin, renin dan protease kapang.

b.  Sumber Enzim

1.    Protease tumbuhan yang dikenal antara lain papain (pepaya) dan bromelain (nanas).

2.    Protease dari hewan yang telah umum adalah tripsin, kimotripsin, pepsin dan renin.

3.    Berbagai jenis bakteri dan kapang yang mampu menghasilkan protease seperti Bacillus amylolique, B. licheniformis, B. subtilis, B. cereus, B. polymyxa, B. hermoproteolyticus, Mucor pusillus, M. miehei, Aspergillus orizae,A,sojae dan A. phoenicis.

B.            Enzim Lipase

Lipase merupakan kelompok enzim yang secara umum berfungsi dalam hidrolisis lemak, mono-, di-, dan trigliserida untuk menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol. Enzim ini juga digunakan untuk hidrolisis triasilgliserol menjadi diasilgliserol dan asam lemak bebas. Diasilgliserol adalah ester gliserol digunakan sebagai bahan pengemulsi dan penstabil produk makanan, kosmetika dan farmasetika. (Seniwati Dali:2009)

Enzim lipase merupakan enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang trigliserida. Enzim ini memiliki potensi untuk digunakan memproduksi asam lemak, yang merupakan prekursor berbagai industri kimia. Lipase diklasifikasikan sebagai enzim hidrolase yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas, gliserida parsial (monogliserida), digliserida dan gliserida

Enzim lipase telah banyak dikenal memiliki cakupan aplikasi yang amat luas dalam bidang bioteknologi, seperti biomedikal, pestisida, pengolahan limbah, industri makanan, biosensor, detergen, untuk industri kulit dan industri oleokimia (memproduksi asam lemak dan turunannya).

Enzim lipase pada tubuh dihasilkan oleh kelenjar pankreas dan kemudian dialirkan ke dalam usus dua belas jari (duodenum). Enzim lipase juga dihasilkan oleh lambung, tetapi jumlahnya sangat sedikit. Cara kerja enzim lipase yaitu Lipid (seperti lemak dan minyak) merupakan senyawa dengan molekul kompleks yang berukuran besar. Molekul lipid tidak dapat diangkut oleh cairan getah bening, sehingga perlu dipecah lebih dahulu menjadi molekul yang lebih kecil. Enzim lipase memecah molekul lipid menjadi asam lemak dan gliserol yang memiliki molekul lebih sederhana dan lebih kecil. Asam lemak dan gliserol tidak larut dalam air, maka pengangkutannya dilakukan oleh cairan getah bening ( limfe ).

Lipase sebagai katalis untuk reaksi esterifikasi dapat diperoleh dari species mikrobia ataupun tanaman. Nelson dkk. (1996) melakukan ”screening” lipase dari banyak spesies mikroba dalam kemampuannya melakukan transesterifikasi trigleserida dengan alkohol rantai pendek menjadi alkil ester. Lipase Mucor miehei ternyata paling efisien mengubah trigliserida menjadi alkil ester dengan alkohol primer, sedangkan lipase dari Candida antartica paling efisien untuk transesterifikasi trigliserida dengan alkohol sekunder menghasilkan alkohol ester bercabang. Lipase ini juga terbukti efektif untuk transesterifikasi minyak nabati dan bahan baku lain yang mengandung asam lemak tinggi menjadi derivat alkil ester.

a.    Sisi aktif enzim lipase

Lipase juga disebut dengan serin hidrolase yang bekerja pada urutan G-X₁-S-X₂-G, dimana G-glycine, S-serine, X₁-histidin dan X₂-asam glutamat atau aspartat. Fungsi biologis dari lipase adalah mengkatalisis proses hidrolisis dari triacylglycerols  menjadi asam lemak bebas. 

Interaksi residu Asp atau Glu bermuatan negatif memungkinkan residu tersebut untuk bertindak sebagai basis umum yang dapat menangkap sebuah proton dari gugus hidroksil situs aktif Serin. Sehingga dihasilkan ion alkoksida yang nukleofilik terhadap residu Serin untuk menyerang gugus karbonil substrat ester membentuk perantara asil-enzim. Komponen penting lainnya untuk mekanisme katalitik adalah oxyanion-hole yang terdiri dari donor ikatan H (kebanyakan ikatan kelompok N-H). Lubang oxyanion membantu untuk menstabilkan reaksi antara selama katalisis ketika oksigen karbonil membawa muatan parsial negatif

C.           Enzim amilase

Enzim amilase adalah enzim yang mengkatalis hidrolisis pada ikatan 1-4 glikosidik pada produk pati dengan berat molekul rendah, seperti glukosa,maltosa,dan maltotriose. Amilase adalah enzim yang paling penting dan signifikan dalam bidang bioteknologi, industri enzim amylase merupakan kelas industri yang memiliki kurang lebih 25% pasar enzim dunia. Enzim tersebut dapat diperoleh dari bermacam-macam sumber, seperti tumbuhan, binatang, dan mikroorganisme. Sekarang banyak mikrobia penghasil amylase yang tersedia secara komersial dan mikrobia tersebut hampir seluruhnya menggantikan hidrolisis kimia pati pada industri produksi pati.
Amilase yang dihasilkan mikroorganisme mempunyai spektrum yang luas pada aplikasi industri karena lebih stabil daripada-amilase yang dihasilkan oleh tumbuhan dan binatang. Keuntungan utama dalam penggunaan mikroorganisme pada produksi amilase adalah kapasitas produksi yang besar dan fakta bahwa mikrobia mudah dimanipulasi untuk menghasilkan enzim dengan karakteristik yang di inginkan.-amilase diperoleh dari bermacam-macam jamur, yeast dan bakteri. Meskipun demikian, enzim dari sumber jamur dan bakteri mendominasi aplikasi dalam sektor industri. amilase mempunyai kemampuan aplikasi yang luas dalam proses industry seperti makanan, fermentasi, tekstil, kertas, deterjen, dan industri farmasi. Amilase dari jamur dan bakteri dapat digunakan dalam industri farmasi dan kimia. Meskipun demikian, dengan perkembangan bioteknologi, aplikasi amilase berkembang di banyak bidang, seperti kesehatan, obat-obatan, dan analisis kimia, seperti aplikasi dalam sakarifikasi pati pada tekstil, makanan, brewing, dan industri distilasi.

a.    Biokimia enzim amilase

Amylase Pencernaan makanan secara kimiawi terjadi dengan bantuan zat kimia tertentu. Enzim pencernaan merupakan zat kimia yang berfungsi memecahkan molekul bahan makanan yang kompleks dan besar menjadi molekul yang lebih sederhana dan kecil. Molekul yang sederhana ini memungkinkan darah dan cairan getah bening (limfe) mengangkut ke seluruh sel yg dibutuhkan.

b.    Manfaat enzim amilase

 Enzim amylase banyak digunakan sebagai industri gula cair, makanan, industri tekstil, dan industri farmasi .Enzim ini juga banyak digunakan pada industri minuman misalnya pembuatan High Fructose Syrup (HFS) maupun pada industri tekstil, sebagai food additive untuk memperbaiki tekstur bahan makanan.Penambahan enzim alfa-amilase dalam bentuk tepung malt atau tepung enzim hasil kerja mikroorganisme dapat meningkatkan kemampuan menghidrolisa pati yang dikandung dalam tepung terigu, dengan demikian khamir yang tumbuh pada pembuatan adonan mendapat energi yang cukup sehingga pembentukan karbon dioksida optimal dan pengembangan adonan menjadi optimal amilase untuk produksi energi alternatif bioetanol,membantu metabolism karbohidrat.

c. Cara menghasilkan enzim amylase

Untuk menghasilkan etanol dari bahan-bahan pati, misalnya serelia,pati tersebut haruslah diubah terlebih dahulu menjadi gula. Dalam pembuatan bir , ini dapat dilakukan dengan merendam biji gandum dalam air dan membiarkannya berkecambah. Biji gandum yang baru berkecambah tersebut akan menghasilkan enzim amylase .Biji kecambah gandum ditumbuk, dan amilase yang ada akan mengubah pati menjadi gula.

Untuk etanol bahan bakar, hidrolisis pati menjadi glukosa dapat dilakukan dengan lebih cepat menggunakan asam sulfat encer, menambahkan fungi penghasil amilase, atapun kombinasi dua cara tersebut. Bila pati dihidrolisis dengan enzim transglukosidase akan dihasilkan suatu oligosakarida dengan derajat polimerisasi yang lebih besar. Senyawa ini disebut dekstrin yang sangat larut dalam air dan dapat mengikat zat-zat hidrofobik sehingga dipergunakan sebagai food additive untuk memperbaiki tekstur bahan makanan. enzim amilase yang dapat membantu metabolisme karbohidrat. Khasiat dan manfaat kacang hijau tidak akan berkurang walaupun direbus lama (sampai hancur).

D.           Enzim laktase

Enzim lactase (ß-galaktosidase) adalah enzim yang mengkatalisis hidrolisis laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Laktase disebut juga The hidrolase laktase-phlorizin enzim. Enzim ini spesifik hanya bekerja bila substrat tersebut adalah laktosa (Ermawati 2011). Enzim ini memiliki dua situs aktif, yaitu laktosa hydrolysing dan phlorizin (sebuah α glukosida-aril) dan berbagai glycolipids. Aktivitas dari situs phlorizin berguna pada manusia dalam hal memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa seperti yang telah dijelaskan di atas. Laktosa perlu dipecah karena tubuh tidak dapat mencernanya, laktosa perlu di pecah menjadi senyawa yang lebih sederhana yaitu menjadi senyawa monosakarida sehingga dapat diserap oleh usus ke dalam aliran darah. Glukosa yang diserap nantinya digunakan sebagai sumber energy sedangkan galaktosa digunakan sebagai komponen glikolipid dan glikoprotein.

Enzim Lactase biasanya dapat ditemukan pada hati, usus kecil dan ginjal pada mamalia (Ermawati 2011). Kerja enzim lactase ini biasanya terjadi dalam usus yang memiliki konsentrasi bakteri 101-4 mL-1, dengan kondisi ini laktosa yang di hidolisis oleh enzim lactase sedikit di fermentasi. Enzim Laktase biasanya di ekskresi pada permukaan apical enterosit pada usus kecil dan di tengah-tengah usus besar. Enzim ini diproduksi di usus karena enzim lactase ini hanya bekerja spesifik memecah lakosa ketika berada dalam usus. Enzim lactase sudah mulai diproduksi oleh janin pada umur 8 minggu, hal ini dapat diketahui dari tes lactase pada permukaan usus manusia, lalu produksi enzim semakin meningkat sampai pada minggu ke 36 dan pada waktu melahirkan. Pada saat bayi baru lahir ini enzim lactase berada dalam puncaknya dalam artian enzim lactase ini lebih banyak di produksi dari pada masa lainnya. Setelah itu, pada bulan pertama setelah kelahiran bayi produksi enzim laktosa menurun.
Isolasi atau pemurnian dari enzim lactase ini didapat dari koloni Lactobacillus acidophilus dalam fermentasi ragi. Dari fermentasi ragi ini didapatkan larutan berisi koloni Lactobacillus acidophilus. Lalu dilakukan ultrafiltrasi untuk mendapatkan larutan dengan konsentrasi tinggi untuk menyaring substrat lain selain enzim yang dimaksud seperti garam-garam mineral, sel bakteri Lactobacillus acidophilus, lemak, protein-protein dan masih banyak yang lainnya. Setelah dilaukan ultrafiltrasi baru dilakukan pemurnian dengan kromatografi. Kromatografi yang dilakuan yaitu kromatografi cair dengan teknik elusi gradient, matriknya menggunaan resin. Setelah keluar dari kromatografi, sampel/enzim di spektofotometri. Didapatkan hasil pemurnian berat molekul enzim lactase 400-500kD. Berat ini bias berubah apabila masih didapatkan jenis protein lain dalam sampel murni tersebut. Pemurnian dicukupkan sampai pada tahap ini karena kebutuhannya hanya untuk analisis.
Enzim lactase atau D-galaktose ini disintesis dari D-laktose. D-laktose ini ditambahkan gluosa menjadi α-Galaktosyl intermediet, lalu struktur glukosa tersebut terlepas kembali sehimgga memecah D-laktose menjadi D-galaktose.

Sifat Enzim Laktase ialah spesifik pada satu substrat saja, yaitu laktosa (Gaman & Sherrington, 1994). Kerja enzim ini memutuskan ikatan glikosida pada laktosa. PH optimum untuk Enzim ini dapat bekerja dengan maksimal adalah 6,5. Apabila PH kurang atau lebih dari 6,5 Aktivitas dari enzim lactase bias berkurang bahkan tidak menimbulan aktivitas. Untuk suhu optimu dari enzim ini dapat bekerja adalah 50° C. Enzim ini hanya diproduksi saat janin berkembang dan masih bayi, lalu dengan bertambahnya usia enzim ini semakin sedikit di produksi dalam tubuh bahkan sampai tidak diproduksi lagi. Tujuan enzim ini diproduksi adalah untuk memeceh laktosa yang biasanya terdapat dalam susu menjadi senyawa yang lebih sederhana supaya bias diserap oleh tubuh, biasanya mamalia minum susu dari induk pada saat masih kecil, bila sudah dewasa tidak minum susu lagi, oleh karena itu enzim ini tidak diproduksi lagi. Enzim ini rusak oleh adanya asam lambung atau perubahan PH yang mendekati asam. Enzim ini juga menjadi tidak aktif jika flora usus normal berubah atau terinfeksi parasit tertenu.

Manfaat enzim lactase adalah untuk membantu tubuh dapat menyerap laktosa. Enzim lactase ini dapat dijadikan sebagai enzim assay untuk menguji ada tidaknya laktosa. Untuk orang yang kekurangan laktase dapat juga dilakukan terapi enzim lactase supaya tubuh dapat memproduksi enzim lactase. Bisa juga dalam produk susu yang dijual di pasaran sudah disertakan enzim lactase supaya untuk orang yang defisiensi laktosa dapat meminum susu teraebut.

Apabila kekurangan enzim lactose tubuh tidak dapat mencerna laktosa atau menguraikan laktosa sehingga laktosa dikeluaran melalui feces. Akibat yang timbul pada proses tersebut adalah diare dang gangguang pencernaan lainnya.

E.            Enzim seloluse

Selulosa adalah senyawa organik dengan rumus ( C₆H₁₀O₅)n, sebuah polisakarida terdiri dari rantai linear dari beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu β (1 → 4) terkait D-glukosa unit.

Selulosa adalah komponen struktural utama dinding sel dari tanaman hijau, banyak bentuk ganggang dan Oomycetes. Beberapa spesies bakteri mengeluarkan untuk membentuk biofilm. Selulosa adalah senyawa organik yang paling umum di Bumi. Sekitar 33% dari semua materi tanaman adalah selulosa (isi selulosa dari kapas serat adalah 90%, yang dari kayu adalah 40-50% dan kering rami adalah sekitar 75%).

1.             Enzim Selulase

Selulase merupakan sub bagian dari enzim yang bereaksi secara hidrolisis. Enzim ini diproduksi terutama oleh jamur , bakteri dan protozoa yang mengkatalisis cellulolysis (yaitu hidrolisis dari selulosa). Namun, ada juga selulase yang dihasilkan oleh beberapa jenis lainnya dari organisme, seperti beberapa rayap dan simbion usus mikroba rayap lainnya.  Beberapa selulase diketahui, yang berbeda secara struktural dan mechanistically.

2.             Enzim Sellulase sebagai Materi

Enzim merupakan senyawa organik berupa protein yang berfungsi sebagai katalis, sehingga disebut juga biokatalisator. Enzim tersusun dari berbagai asam amino yang membentuk ikatan peptida sehingga enzim disebut juga sebagai protein. Semua enzim ini diidentifikasi dengan penambahan akhiran –ase pada nama substansi atau substrat yang dikatalisisnya. Enzim sellulase merupakan salah satu sub kelas dari enzim hidrolase.

Enzim sellulase adalah sub kelas dari enzim hirolase yang mengkatalisis reaksi pemecahan selulosa menjadi selubilosa. Sedangkan enzim hidrolase sendiri merupakan enzim yang mengkatalis penguraian suatu zat dengan menggunakan air (proses hidrolisis). Di sini enzim sellulase bereaksi dengan menggunakan substar dengan bantuan air.

Enzim sellulase memiliki pH optimum sekitar 4,2 – 5,2 yang berada pada saat reaksi berlangsung. Enzim sellulase ini mempunyai berat molekul 52,00 gram/mol. memiliki suhu optimum 40-50 ⁰C.

Sisi aktif dari enzim selulase

Sisi aktif  merupakan suatu protein yang tersusun oleh asam amino dimana gugus aktif yang nantinya akan menjadi tempat melekatnya substrat. Pada selulase sisi aktifnya ialah asam aspartat dan asam glutamat. Perbedaan dari kedua sisi aktif diatas terletak pada nilai pKa antara aspartat dan glutamat. Kedua sisi aktif ini akan bekerja secara bersamaan dalam  mekanisme reaksi. Bagian sisi aktif yang bereaksi merupakan gugus fungsi dari setiap bagian gugus fungsi tersebut. Suhu yang digunakan pada saat maksimum dapat mengubah bentuk struktur sehingga dapat bereaksi.

2.      Enzim sebagai katalis

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai biokatalisator untuk mengarahkan jalannya suatu reaksi, tanpa enzim reaksi tersebut tidak mungkin terjadi. Enzim tidak mengubah titik kesetimbangan reaksi yang dikatalisnya, enzim juga tidak habis pakai atau dirubah secara permanen oleh reaksi-reaksi ini.

Enzim bekerja sangat spesifik hal ini karena enzim hanya dapat mengkatalis satu reaksi saja. Oleh karena itu untuk enzim selulase berfungsi untuk menkatalis selulosa menjadi selobiosa.

Enzim hanya bereaksi pada suhu dan pH yang maksimum ketika pada kondisi itu substrat akan berkontraksi sehingga pada kondisi yang maksimum enzim itu akan bereaksi sesuai mekanisme yang akan berlangsung. Pada pH optimum sisi aktif enzim tersebut akan aktif sehingga elektron yang berada di dalam dan di luar tidak stabil sehingga akan bereaksi.

3.      Mekanisme Reaksi

Enzim memiliki kekhasan dalam mengenali dan mengikat substrat, karena enzim memiliki sisi aktif yang digunakan untuk mengikat substrat, sisi aktif yang dimiliki enzim sangat spesifik. Enzim selulase memiliki gugus aktif --COOH yang merupakan gugus aktif dari asam amino jenis aspartat dan juga --COOH yang merupakan gugus aktif dari asam glutamat. Kedua gugus aktif yang terdapat dalam enzim selulase bekerja secara sinergi dalam memutus ikatan glikoksida dalam selulosa.

Proses hidrolisis selulosa oleh enzim selulase ketika suhu dan pH optimum terjadi konformasi pada sturktur enzim dimana gugus aktif yang berada di dalam enzim berputar sehingga berada diluar, akibatnya terjadi interaksi antara enzim dengan substrat

sehingga terjadi gaya tarik menarik antara enzim menyebabkan ikatan glikosida pada substrat putus. Gaya tarik menarik pada ikatan glikosidik pada substrat oleh asam amino yang melibatkan kedua gugus –COOH dari asam aspartat maupun gugus –COOH dari asam glutamat pada sisi aktif enzim Pada saat terjadi pemutusan ikatan glikosida, terjadi pula perpindahan elektron ke gugus yang membawa oksigen. Elektron tersebut digunakan untuk berikatan dengan hidrogen pada sisi aktif enzim . kemudian terdapat enzim lain yang menyerang ikatan antara substrat dengan oksigen,sehingga substrat berikatan dengan 2 atom  oksigen.

Pada keadaan  tersebut  untuk  memutus  ikatan, perlu dilakukan protonasi dahulu karena gugus OH^- bukan merupakan gugus pergi yang baik sehingga diubah menjadi H₂O. Kemudian molekul H₂O berperan sebagai nukleofil masuk ke dalam senyawa intermediet dalam larutan.

Masuknya H2O menyebabkan  ikatan enzim intetrmediet dalam larutan intermediet lepas dan terbentuk glukosa sebagai hasil akhir.

 

Share this post