“Pengaruh Daya Kerja Enzim Terhadap Proses Metabolisme Mikroba”

“Pengaruh Daya Kerja Enzim Terhadap Proses Metabolisme Mikroba”

Untuk Memenuhi Mata kuliah Mikrobiologi Umum Yang Diampu Oleh DR.H. Moch. Agus Krisno Budiyanto, M.Kes.

 

Disusun oleh :

Fa’adhila Zulfa  (201510070311058)

JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016-2017

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..............................................................................................i

DAFTAR ISI ..........................................................................................................ii

KATA PENGANTAR ...........................................................................................iii

PENDAHULUAN ..................................................................................................1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................1

1.3 Tujuan ...............................................................................................................1

PEMBAHASAN .....................................................................................................2

2.1 Faktor Yang Mempengaruhi Daya Kerja Enzim ..............................................2

2.2 Peranan Enzim Dalam Metabolisme ................................................................4

2.3 Mekanisme Kerja Enzim ..................................................................................5

PENUTUP...............................................................................................................7

3.1 Kesimpulan........................................................................................................7

3.2 Saran..................................................................................................................7

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena atas izinnya penulis dapat menyelesaikan Makalah Mikrobiologi Umum yang terkait dengan “Pengaruh Daya Kerja Enzim Terhadap Proses Metabolisme Mikroba” dengan tepat waktu. Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada:

1.    Bapak DR.H. Moch. Agus Krisno Budiyanto, M.Kes selaku dosen mata kuliah;

2.    Semua staff perpustakaan pusat Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberikan informasi dan fasilitas dalam menyelesaikan makalah ini;

3.    Teman-teman Biologi III.B Universitas Muhammadiyah Malang, karena telah memberikan bantuan informasi.

Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan oleh karena itu kami mengharap kritik dan saran dari pembaca, untuk hasil yang lebih baik.

Malang, 1 Januari 2016

                                                                                               

                                                                                            Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Dalam proses metabolisme diperlukan suatu biokatalisator enzim. Penggunaan enzim secara luas sudah dimanfaatkan dalam bidang teknologi dan kesehatan. Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu proses dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang. Sebagai determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai peristiwa fisiologik, enzim memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit. Enzim mempunyai beberapa jenis serta beberapa sifat. Enzim bekerja secara bolak balik. Maisng-masing enzim menempati substrat tertentu.  

Kegiatan metabolisme meliputi proses perubahan yang dilakukan untuk sederetan reaksi enzim yang berurutan. Untuk mempercepat laju reaksi-reaksi diperlukan enzim-enzim tertentu pada setiap tahapan reaksi. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil dan penyususn molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan dan sintesis pada protein. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suau reaksi kimia akan berjalan cepat dengan adanya asupan energi dari luar. Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis reaksi-reaksi tersebut berjalan.

1.2  Rumusan Masalah

1.    Apa faktor yang mempengaruhi daya kerja enzim pada mikroba?

2.    Bagaimana peranan enzim pada proses metabolisme mikroba?

3.    Bagaimana mekanisme kerja enzim?

1.3   Tujuan

1.    Untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi daya kerja enzim pada mikroba.

2.    Untuk mengetahui peranan enzim pada proses metabolisme mikroba.

3.    Untuk mengetahui mekanisme kerja enzim.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Faktor Yang Mempengaruhi Daya Kerja Enzim

Enzim merupakan unit protein fungsional yang berperan mengkatalisis reaksi-reaksi dalam metabolisme sel dan reaksi-reaksi lain dalam tubuh. Spesifikasi enzim terhadap substratnya teramat tinggi dalam mempercepat reaksi kimia tanpa produk samping (Lehninger, 1982). Enzim bekerja dengan mengurangi energi aktivasi dari substrat tertentu. Mekanisme kerja enzim yaitu dengan terikat sementara ke substrat untuk membentuk sebuah kompleks enzim-substrat yang lebih tidak stabil dibanding substrat jika berdiri sendiri. Ini menyebabkan substrat mudah bereaksi. Dengan demikian substrat tereksitasi ke tingkat energi lebih rendah dengan membentuk produk reaksi yang baru. Selama berlangsungnya reaksi, enzim dilepaskan dalam keadaan tidak berubah. Pelepasan enzim tetap utuh sehingga bisa terus bereaksi dan menyebabkan enzim tetap efektif meski dalam jumlah yang sangat kecil. Kegiatan enzim dapat berlangsung dengan baik jika kondisi lingkungannya mendukung (Nyoman SA, 2013). Efektivitas katalitik suatu enzim didapat dari gabungan pengikatan yang khusus dan gugus-gugus katalitik. Gugus-gugus katalitik dapat berupa gugus karbonil, gugus amida, gugus hidroksil dan lain sebagainya.

Aktivitas dari enzim dalam mengkatalis reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah:

1.        Konsentrasi enzim

Pada suatu konsentrasi substrat tertentu kecepatan reaksi enzimatis bertambah pada saat bertambahnya konsentrasi enzim.

2.        Konsentrasi substrat

Pada saat konsentrasi enzim konstan bertambahnya konsentrasi substrat meningkatkan kecepatan reaksi enzimatis. Pada konsentrasi tertentu tidak terjadi peningkatan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat ditambah.

3.        Suhu

Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, pada suhu tinggi secara umum reaksi kimia berlangsung cepat. Pada suhu optimum kecepatan reaksi enzimatis adalah maksimum. Pada suhu melewati suhu optimumnya dapat menyebabkan terjadinya denaturasi enzim sehingga menurunkan kecepatan reaksi.

4.        Derajad Keasaman (pH)

Struktur enzim dipengaruhi oleh pH lingkungannya. Enzim dapat bermuatan positif, negatif atau bermuatan ganda (zwitter ion). Pengaruh perubahan pH lingkungan berpengaruh pada aktivitas sisi aktif dari enzim.

5.        Inhibitor

Aktivitas suatu enzim dapat dihambat oleh suatu senyawa yang dikenal sebagai inhibitor. Inhibitor digolongkan menjadi 2 jenis utama, yaitu: a) yang bekerja secara tidak dapat balik (irreversible), b) yang bekerja secara dapat balik (reversible).

Penghambat yang irreversible adalah golongan yang bereaksi dengan, atau merusakkan suatu gugus fungsional pada molekul enzim yang penting bagi aktivitas katalitiknya. Sebagai contoh, adalah senyawa diisoprofilfluorofosfat (DFP), yang menghambat enzim asetilkolinesterase, yaitu enzim yang penting di dalam transmisi impuls syaraf. Asetilkolinesterase mengkatalisis hidrolisis asetilkolin, suatu senyawa neurotransmitter yang berfungsi di dalam bagian sinaps yang dihasilkan oleh ujung syaraf (akson) yang telah menerima impuls. Asetilkolin yang dihasilkan diteruskan ke sel syaraf lainnya atau ke efektor (misalnya otot) untuk meneruskan impuls syaraf. Akan tetapi, sebelum impuls kedua dapat dipancarkan melalui sinaps, asetilkolin yang dihasilkan setelah impuls pertama harus dihidrolisis oleh asetilkolisnesterase pada sambungan sel syaraf. Produk penguraian asetilkolin oleh asetilkolinesterase adalah asetat dan kolin, dan tidak memiliki aktivitas transmitter.

Penghambat DFP sangat reaktif, dan bereaksi dengan bagian sisi aktif dari enzim asetilkolinesterase, yaitu gugus hidroksil dari residu serin essensial, sehingga enzim tidak aktif untuk mengkatalisis asetilkolin. DFP merupakan gas syaraf yang pertama kali ditemukan, jika diberikan pada hewan, hewan tersebut menjadi lemah, tidak dapat lagi melaksanakan fungsi bagian-bagian tertentu, karena impuls syaraf tidak lagi dapat ditransmisikan secara normal. Tetapi, terdapat manfaat lain dari DFP. Senyawa ini menyebabkan berkembangnya malation dan insektisida lain yang relatif tidak beracun bagi manusia. Malation diubah oleh enzimenzim pada insekta, menjadi penghambat aktif asetilkolinesterase insekta ersebut. DFP telah ditemukan menghambat semua jenis enzim, banyak diantaranya yang mampu mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida atau ester.

Golongan ini tidak hanya mencakup asetilkolinesterase, tetapi juga tripsin, khimotripsin, elastase, fosfoglukomutase, dan kokoonase, suatu enzim yang dihasilkan oleh larva ulat sutra untuk menghidrolisis serat-serat sutra kepompong, dan menyebabkan larva dapat dibebaskan. Semua enzim yang dihambat oleh DFP memiliki residu serin essensial pada sisi aktifnya, yang berpartisipasi dalam aktivitas katalitiknya. Jenis kedua adalah, penghambat enzim yang dapat balik, yang dapat digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu: 1) zat penghambat yang bersaingan (kompetitif), 2) zat penghambat yang tidak bersaingan (non-kompetitif). Zat penghambat yang bersaingan itu mempunyai struktur mirip dengan struktur molekul substrat. Suatu penghambat kompetitif berlomba dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim, tetapi, sekali terikat tidak dapat diubah oleh enzim tersebut. Ciri penghambat kom- Pengantar Tentang Enzim 125 petitif adalah penghambatan ini dapat dihilangkan dengan meningkatkan konsentrasi substrat.

E + S ↔ ES ↔ E + P (produk)

E + S + I → EI + S (enzim inaktif)  

Inhibitor dapat membentuk kompleks dengan enzim baik pada sisi aktiv enzim maupun bagian lain dari sisi aktiv enzim. Terbentuknya komplek enzim inhibitor akan menurunkan aktivitas enzim terhadap substratnya (Poedjiadi, 1994)

Dapat disimpulkan bahwa kecepatan reaksi enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama perubahan suhu dan pH yang mempunyai pengaruh besar terhadap kerja enzim. Kecepatan reaksi enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat. Pengaruh aktivator, inhibitor, koenzim dan konsentrasi elektrolit dalam beberapa keadaan juga merupakan faktor-faktor yang penting.  Hasil reaksi enzim tersebut yang akan membantu proses metabolisme pada mikroorganisme.

2.2 Peranan Enzim Dalam Metabolisme

          Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Sebagai contoh adalah pembentukan urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan derajat Celcius dengan katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di dalam suhu tubuh fisiologis manusia, sekitar 37° C (Susantiningsih,2013).

Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi. Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh. Adapun contoh pemanfaatan enzim sebagai berikut:

• Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

• Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

• Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase. Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan
Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan (Susantiningsih,2013).

2.3 Mekanisme Kerja Enzim

Reaksi enzimatis akan berlangsung apabila substrat tersedia dan bagian sisi aktif enzim dalam keadaan kosong. Substrat akan memasuki bagian sisi aktif enzim dan bagian sisi aktif tersebut akan mengalami perubahan bentuk dengan mengelilingi substrat. Kemudian terbentuklah ikatan lemah enzim-substrat. Di dalam sisi aktif, substrat akan diubah menjadi produk, selanjutbya akan dilepaskan dari enzim. Begitu seterusnya sampai bagian sisi aktif tersebut dapat ditempati oleh substrat yang lain.

Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara:  

1.      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.

2.      Menurunkan energi dalam keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.

3.      Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks enzim-substrat antara.

4.      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.         

Mekanisme kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua hipotesis, yaitu hipotesis gembok dan anak kunci dan hipotesis kecocokan yang terinduksi.

a.         Hipotesis Gembok dan Anak Kunci (Lock and Key)

Menurut hipotesis yang dikemukakan oleh Emil Fischer, bagian sisi aktif enzim mempunyai bentuk spesifik dan tidak fleksibel. Suatu enzim hanya dapat ditempati oleh substrat tertentu saja. Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim.

b.      Hipotesis Induced Fit

Menurut hipotesis ini, bagian sisi aktif enzim bersifat fleksibel terhadap substrat yang masuk. Apabila ada substrat yang masuk ke bagian sisi aktif, maka bagian ini akan mengalami perubahan bentuk mengikuti substrat. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, selanjutnya enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut (Sumarno,1989).

BAB III

PENUTUP

3.1    Kesimpulan

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Dalam proses metabolisme diperlukan suatu biokatalisator enzim. Mekanisme kerja enzim yaitu dengan terikat sementara ke substrat untuk membentuk sebuah kompleks enzim-substrat yang lebih tidak stabil dibanding substrat jika berdiri sendiri. Ini menyebabkan substrat mudah bereaksi. Kegiatan enzim dapat berlangsung dengan baik jika kondisi lingkungannya mendukung. Kecepatan reaksi enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat. Pengaruh aktivator, inhibitor, koenzim dan konsentrasi elektrolit dalam beberapa keadaan juga merupakan faktor-faktor yang penting.  Hasil reaksi enzim tersebut yang akan membantu proses metabolisme pada mikroorganisme.

3.2 Saran

Seperti makalah pada umumnya pasti tidak lepas dari kesalahan dalam pembuatan dan penulisanya. Ini semua dikarenakan keterbatasan kemampuan penyusun dalam memnyusun makalah ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar dalam pembuatan makalah yang selanjutnya dapat lebih baik lagi. 

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger. 1982., Dasar-Dasar Biokimia, Erlangga: Jakarta.

Poejiadi, A. 1994, Dasar-dasar Biokimia, UI Press. Jakarta, hlm.158-166.

Sumarno, 1989. Skripsi S1, Jurusan Kimia FMIPA UI. Depok.

Susantiningsih, Tiwuk. 2013. Peran Enzim Dalam Metabolisme. Jurnal Juke. Vol 3(1):70-75