• Salvar
Teknologi Enzim
Próximos SlideShare
Carregando em...5
×

Curtiu isso? Compartilhe com sua rede

Compartilhar

Teknologi Enzim

  • 10,101 visualizações
Carregado em

Teknologi Bioproses

Teknologi Bioproses

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Tem certeza que quer?
    Sua mensagem vai aqui
    Seja o primeiro a comentar
Sem downloads

Visualizações

Visualizações totais
10,101
No Slideshare
10,101
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
0

Ações

Compartilhamentos
Downloads
0
Comentários
0
Curtidas
12

Incorporar 0

No embeds

Conteúdo do relatório

Sinalizado como impróprio Sinalizar como impróprio
Sinalizar como impróprio

Selecione a razão para sinalizar essa apresentação como imprópria.

Cancelar
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Teknologi Bioproses Kelompok I “TEKNOLOGI ENZIM” Disusun Oleh : SULISTYOWATI ENDANG APRILIA ST. RUKAYAH IDRIS ANITA INDRIYANI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG 2013
  • 2. BAB I PENDAHULUAN I.I LATAR BELAKANG Sejak jaman dahulu manusia sudah mengenal Bioteknologi. Dahulu bioteknologi diasumsikan berupa pengolahan makanan dan minuman menggunakan mikroba. Dahulu bioteknologi hanya menghasilkan tempe, keju, anggur, yogurt, dsb. Seiring dengan perkembangan jaman, Bioteknologi menghasilkan alkohol, penicilin, sampai kemudian antibbodi monoklonal. Bioteknologi itu sendiri merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa (Bull, et all, 1982). Jasad hidup yang dimaksud dalam pengertian tersebut adalah agen biologi. Bioteknologi di era modern sekarang banyak menghasilkan produk dalam skala industri. Dalam memanfaatkan agen biologi, bioteknologi menggunakan peranan penting enzim, sehingga enzim memegang peranan penting dalam industri. Enzim adalah protein tidak beracun namun mampu mempercepat laju reaksi kimia dalam suhu dan derajat keasaman yang lembut. Produk yang dihasilkannya sangat spesifik sehingga dapat diperhitungkan dengan mudah. Walaupun berat mikroba, seperti contohnya bakteri hanya mencapai sepersejuta gram, kemampuan kimiawinya cukup mengagumkan. Selnya tersusun atas ribuan jenis zat kimia, kebanyakan diantaranya bersifat sangat kompleks. Semua zat ini tentunya dibangun dengan reaksi kimia dari bahan-bahan penyusun yang relatif sederhana yang ditemukan mikroba di lingkungannya. Semua reaksi kimia harus terkoordinasi secara harmonis dan protein yang disebut enzim memainkan peran utama pada setiap tahap. Enzim menjadi primadona industri bioteknologi saat ini dan di masa yang akan datang karena melalui penggunaannya, energi dapat dihemat dan akrab dengan lingkungan. Saat ini penggunaan enzim dalam industri makanan dan minuman, industri tekstil, industri kulit dan kertas di Indonesia semakin meningkat. Dilaporkan, enzim amilase yang digunakan dalam industri tekstil di Bandung - Jawa Barat, jumlahnya tidak kurang dari 4 ton per bulan atau sekitar 2- 3 juta dolar Amerika setiap bulannya dan semuanya diimpor.
  • 3. I.II TUJUAN Agar dapat mengetahui :  Pengertian dan peranan enzim  Proses produksi, sumber, dan sifat-sifat enzim  Struktur dan mekanisme enzim  Fungsi biologi dari enzim I.III MANFAAT Mengetahui :  Pengertian dan peranan enzim  Proses produksi, sumber, dan sifat-sifat enzim  Struktur dan mekanisme enzim  Fungsi biologi dari enzim I.IV RUMUSAN MASALAH  Pengertian enzim  Proses pembentukan enzim  Manfaat dan kegunaan enzim
  • 4. BAB II PROSES PEMBENTUKAN ENZIM II.I PENGERTIAN DAN PERANAN ENZIM Enzim merupakan molekul organic yang kompleks dan terdapat dalam sel hidup, yang didalamnya enzim bekerja sebagai katalisator untuk menimbulkan perubahan kimia pada berbagai macam subtansi. Dengan berkembangnya ilmu biokimia, pemahaman terhadap enzim yang ada dalam sel sel hidup dan cara kerjanya akan semakin meningkat. Tanpa adanya enzim tidak mungkin terjadinya kehidupan. Meskipun enzim hanya terbentuk dari sel sel hidup, banyak diantaranya dapat dipisahkan dari sel dan bisa terus bekerja selama in vitro. Kemampuan enzim yang unik dalam melaksanakan transportasinya yang khas ketika diisolasi ini telah meningkatkan penggunaan enzim dalam bebrbagai proses industri, yang secara kolektif dinamakan teknologi enzim. Teknologi enzim mencakup produksi, isolasi, pemurnian, serta penggunaan enzim dalam bentuk dapat larut dan akhirnya imobilisasi serta pemakaian enzim dalam banyak reaktor. Teknologi enzim jelas akan turut memecahkan sebagian diantara banyak permasalahan yang paling mendesak dalam masyarakat modern saat ini. Teknologi ini berasal dari biokimia tapi kemudian banyak dipengaruhi oleh mikrobiologi, ilmu teknik kimia dan rekayasa proses sebelum mencapai status pengetahuan sekarang ini. Bagi masa yang akan datang teknologi enzim dan rekayasa genetik akan menjadi bidang pengetahuan yang berhubungan erat dan berkenaan dengan aplikasi, serta berbagai produknya. Secara bersama-sama, kedua pengetahuan ini akan berupaya untuk memanfaatkan arus penemuan yang terus menerus dihasilkan oleh para pakar genetika. Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator (protein katalitik) untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sistem biologi. Katalisator mempercepat reaksi kimia. Walaupun katalisator ikut serta dalam reaksi, ia kembali ke keadaan semula bila reaksi telah selesai. Suatu katalis adalah suatu agen kimiawi yang mengubah laju reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi tersebut. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya konsentrasi substrat, pH, suhu, dan inhibitor (penghambat). (Campbell, 1987: 98). Berbeda dengan katalisator nonprotein (H + , OH - , atau ion-ion logam), tiap-tiap enzim mengkatalisis sejumlah kecil reaksi, kerapkali hanya satu. Jadi enzim adalah katalisator yang
  • 5. reaksi-spesifik karena semua reaksi biokimia perlu dikatalis oleh enzim, sehingga terdapat banyak jenis enzim. Menurut Smith (1981: 39), enzim merupakan komplek molekul organik yang berada dalam sel hidup yang beraksi sebagai katalisdalam mempercepat laju reaksi kimia. Tanpa enzim, tidak akan ada kehidupan. Meskipun enzim hanya dibentuk dalam sel hidup, namun beberapa dapat dipisahkan dari selnya dan melanjutkan fungsinya dalam kondisi in vitro. Menurut Steve Prentis (1990: 12), enzim adalah katalisator biologis, karena suatu katalisator merupakan suatu senyawa yang mempercepat laju reaksi kimia. Hampir semua reaksi kimia yang penting bagi kehidupan akan berlangsung sangat lambat tanpa adanya katalisator yang sesuai. Bisa disimpulkan bahwa enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi. Dari beberapa pengertian tersebut jelaslah bahwa enzim sangat berperan dalam sebagian besar reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup, tak terkecuali mikroba yang banyak digunakan sebagai agen biologi dalam bioteknologi. Mekanisme kerja enzim berlangsung dalam dua tahap. Banyak enzim menggunakan lebih dari satu substrat tetapi untuk memahami prinsip dasar kerja enzim dengan mudah dengan memperhatikan reaksi enzim dengan satu substrat seperti berikut (Primrose, 1987: 40): Enzim (E) + Substrat (S) ═ kompleks ═ enzim + produk (P) Substrat (ES) Segera setelah enzim bergabung dengan substratnya, akan bebas kembali. Gambar 1. Reaksi Enzim dan Substrat
  • 6. Kemampuan enzim yang unik, spesifik terhadap substrat meningkatkan penggunaannya dalam proses industri secara kolektif yang dikenal dengan istilah teknologi enzim. Teknologi enzim mencakup produksi, isolasi, purifikasi, menggunakan bentuk yang dapat larutdan akhirnya sampai pada immobilisasi dan penggunaan enzim dalam skala yang lebih luas melalui sistem reaktor. Peranan teknologi enzim berkontribusi pada pemecahan beberapa masalah vital di era modern seperti sekarang, misalnya produksi makanan, kekurangan dan pemeliharaan energi, dan peningkatan lingkungan. Teknologi baru ini dasarnya dari biokimia tetapi diterangkan lebih luas dengan mikrobiologi, kimia, dan proses alat teknologi yang mendukung keberadaan sains. II.II SUMBER ENZIM Berbagai enzim yang digunakan secara komersial berasal dari jaringan tumbuhan, hewan, dan dari mikroorganisme yang terseleksi. Enzim yang secara tradisional diperoleh dari tumbuhan termasuk protease (papain, fisin, dan bromelain), amilase, lipoksigenase, dan enzim khusus tertentu. Dari jaringan hewan, enzim yang terutama adalah tripsin pankreas, lipase dan enzim untuk pembuatan mentega. Dari jaringan hewan, enzim yang terutama adalah tripsin pankreas, lipase, dan enzim untuk pembuatan mentega. Dari kedua sumber tumbuhandan hewan tersebut mungkin timbul banyak persoalan, yakni: untuk enzim yang berasal dari tumbuhan, persoalan yang timbulantara lain variasi musim, konsentrasi rendah dan biaya proses yang tinggi. Sedangkan yang diperoleh dari hasil samping industri daging, mungkin persediaan enzimnya terbatas dan ada persaingan dengan pemanfaatan lain. Sekarang jelas bahwa banyak dari sumber enzim yang tradisional ini tidak memenuhi syarat untuk mencukupi kebutuhan enzim masa kini. Oleh karena itu, peningkatan sumber enzim sedang dilakukan yaitu dari mikroba penghasil enzim yang sudah dikenal atau penghasil enzim-enzim baru lainnya. Program pemilihan produksi enzim sangat rumit, dan dalam hal tertentu jenis kultivasi yang digunakan akan menentukan metode seleksi galur. Telah ditunjukkan dahwa galur tertenttu hanya akan menghasilkan konsentrasi enzim yang tinggi pada permukaan atau media padat, sedangkan galur yang lain memberi respon pada teknik kultivasi terbenam (submerged), jadi teknik seleksi harus sesuai dengan proses akhir produksi komersial.
  • 7. Beberapa sumber enzim disajikan dalam tabel berikut: Enzim Sumber α-amilase Aspergillus oryzae Bacillus amyloliquefaciens Bacillus licheniformis β-glukonase Aspergillus niger Bacillus amyloliquefaciens Glucoamylase Aspergillus niger Rhizopus sp Glukosa isomerase Arthobacter sp Bacillus sp Lactase Kluyveromyces sp Lipase Candida lipolytica Pectinase Aspergillus sp Penicilin acylase Eschericia coli Protease, asam Aspergillus sp Protease, alkali Aspergillus oryzae Bacillus sp Protease, netral Bacillus amyloliquefaciens Bacillus thermoproteolyticus Pullulanase Klebsiela aerogenes Tabel 1. Enzim dan sumbernya (Primrose, 1987: 80) II.III PRODUKSI ENZIM Produksi enzim secara industri saat ini sangat mengandalkan metode fermentasi tangki dalam (deep tank). Penggunaan mikroorganisme sebagai sumber bahan produksi enzim dikembangkan dengan beberapa alasan penting, yaitu: 1. Secara normal mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi per unit berat kering produk. 2. Fluktuasi musiman dari bahan mentah dan kemungkinan kekurangan makanan kaitannya dengan perubahan iklim.
  • 8. 3. Mikroba mempunyai karakteristik cakupan yang lebih luas, seperti cakupan pH, dan resistansi temperatur. 4. Industri genetika sangat meningkat sehingga memungkinkan mengoptimalisasi hasil dan tipe enzim melalui seleksi strain, mutasi, induksi dan seleksi kondisi pertumbuhan, yang akhir-akhir ini, menggunakan inovasi teknologi transfer gen. Bahan mentah (raw material) untuk industri fermentasi enzim biasanya terbatas pada unsur-unsur dimana bahan tersedia dengan harga yang murah, dan aman secara nutrisi. Beberapa yang lazim menggunakan substrat amilum hidrolase, mollase, air dadih, dan beberapa gandum. Dalam produksi enzim, menggunakan batch untuk proses fermentasi dengan aerasi yang baik (gambar 2), tetapi proses mungkin ditingkatkan dengan memelihara satu atau beberapa komponen selama fermentasi. Gambar 2. Penggambaran tahap dalam persiapan produksi enzim cair Beberapa enzim yang digunakan dalam skala industri adalah enzim ekstraseluler, enzim yang secara normal dihasilkan oleh mikroorganisme sesuai dengan substratnya dalam lingkungan eksternal dan dapat disamakan dengan enzim pencernaan pada manusia dan hewan. Kemudian ketika mikroorganisme memproduksi enzim untuk memisahkan molekul eksternal besar agar bisa dicerna biasanya digunakan media fermentasi. Dalam fermentasi sari dari kultivasi mikroorganisme tertentu, seperti contoh, bakteri, yeast atau filamentous jamur, dijadikan sumber utama protease, amilase dan sedikit selolosa, lipase, dsb. Kebanyakan industri enzim hidrolase mampu bertindak tanpa komplek kofaktor, yang segera dipisahkan dari mikroorganisme tanpa merusak dinding sel dan larut dalam air. Beberapa enzim intraseluler, sekarang juga banyak diproduksi secara industri dan diantaranya glukosa oksidase untuk pengawetan makanan, asparginase untuk terapi kanker, dan penicilin asilase untuk antibiotik. Tahap pemulihan standar untuk enzim ekstraseluler seperti berikut: memindah mikroorganisme, mengkonsentrasikan, penambahan bahan pengawet, standarisasi
  • 9. dan pengepakan. Untuk ekstraksi enzim intraseluler memerlukan cara mekanis, fisik atau gangguan kimiapada dinding sel atau membran. Pada akhir proses fermentasi, kondisi ideal adalah cairan dengan konsentrasi enzim tinggi, sebuah organisme biomass yang mudah dipisahkan. Produk enzim yang aman sebaiknya mempunyai potensi alergi yang rendah, dan dalam partikelnya terbebas dari kontaminan. Meskipun banyak enzim yang bermanfaat telah dihasilkan dari tumbuhan dan hewan, sebagian besar enzim di masa depan diramalkan akan bergantung kepada enzim-enzim yang dighasilkan dari mikroba. Beberapaa alasan yang menyebabkan mikroorganisme sebagai sumber materi untuk produksi enzim diantaranya adalah : 1. Biasanya terdapat aktifitas mikroorganisme yang tinggi dan spesifik per unit berat kering. 2. Fluktuasi musiman dan ketersediaan dan kelangkaan bahan mentah yang diakibatkan oleh perubahan iklim atau guncangan politik tidak diemukan 3. Dalam mikroba tersedia karakteristik enzim dengan spektrum yang luas, seperti ketahanan terhadap suhu tinggi dan berbagai ragam pH, untuk seleksi 4. Genetika industri telah memperbesar kemungkinan untuk mendapatkan tipe dan hasil enzim yang optimal melalui seleksi strain, mutasi, induksi, serta pemilihan kondisi pertumbuhan dan yang lebih mutakhir lagi, dengan menggunakan kekuatan inovatif teknologi pemindahan gen.Penyebab dilakukannya seleksi antara berbagai jenis mikroorganisme yang berbeda-beda mnerupakan masalah yang kompleks dan melibatka banyak faktor yang batasannya tidak jelas seperti biaya pengolahan, apakah enzim disekresikan dalam media kultur ataukah tetap di dalam sel, dan keberadaan enzim yang berbahaya. Bergantung pada materi yang menjadi sumber, enzim memiliki perbedaan yang besar dalam hal kestabilannya terhadap suhu dan nilai – nilai pH yang ekstrim. Dalam memproduksi enzim, para pakar genetika melakukan seleksi terhadap hasil yang maksimal untuk sifat-sifat yang dikehendaki seperti, hasil enzim yang tinggi, stabilitas, ketidak tergantungan pada bahan pemicu, sementara berupaya untuk menghilangkan dan mengurangi sifat-sifat yang tidak diinginkan. Teknologi yang banyak digunakan adalah dengan mutagenesis ( menimbulkan mutasi ) yang digabungkan dengan cara seleksi yang baik. Kebanyakan produk ini tidak banyak diketahui keadaan genetiknya. Bahan mentah bagi fermentasi enzim untuk keperluan industri biasanya terbatas pada zat-zat yang mudah diperoleh dan aman dari segi nutrisi. Diantaranya : hidrolisa pati, gula tetes (molases), cairan pencelup jagung ( corn steep liquor) dadih (whey) dan banyak jenis sereal. Produksi enzim industri dari mikroorganisme terutama bergantung pada metode-metode
  • 10. submerged liquid atau fermentasi substrat, metode in menghasilkan enzim-enzim seperti enzim-enzim amilase jamur, protease, pektinase, selulase. Produksi enzim dengan cara ini bergantung kepada bioreaktor yang didisain dan fungsinya serupa dengan bioreaktor yang digunakan dalam proses untuk menghasilkan antibiotik hasil akhir fermentasi, enzim dapat ditemukan dalam mikroorganisme atau disekresikan ke dalam media cairan atau zat padat. Semua produk enzim dari mikroba yang digunakan dalam produksi makanan dan dalam berbagai aspek yang berhubuangan dangan kedokteran harus memenuhi spesifikasi yang ketat, suatu produk enzim yang aman harus memiliki daya alergenik yang rendah serta bebas dari bahan bahan toksik serta mikroorganisme yang berbahaya. II.IV LEGISLASI ENZIM Produk enzim dari mikroba harus memenuhi spesifikasi yang ketat berkenaan dengan sifat racun dan aspek keamanan yang lain. Lingkup pemikiran penting yang berhubungan dengan penentuan keamanan dari enzim komerisal teruatam adalah : 1. Reaksi alergenik yang disebabkan oleh suatu protein yang ada dalam produk termasuk protein enzim dan bahan lainnya. 2. Aktivitas katalisis dari enzim. 3. Terjadinya senyawa racun, seperti mikotoksin dan antibiotika. Mikroorganisme yang digunakan utuk memproduksi enzim dpat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok. Tergantung pada kelompoknya, maka ada tingkatan yang berbeda dalam pengujian sifat racunnya. Kelompok mikroorganisme yang secara tradisional digunakan dalam makanan dan mikroorganisme yang dianggap sebagai kontaminan tidak berbahaya yang ada dalam makanan umumnya pengujian tidak dibutuhkan. Tetapi mikroorganisme yang tidak termasuk dalam dua kelompok tersebut perlu penyelidikan sifat racun yang lebih ekstensif. Jadi, merupakan tugas produsen untuk dapat memenuhi spesifikasi tersebut. II.V IMMOBILISASI ENZIM Sebagai molekul bebas yang laruut dalam air, enzim sulit dipisahkan dari substrat dan produk, selain itu enzim sulit untuk digunakan secara berulang-ulang. Dewasa ini, berbagai usaha telah dilakukan untuk mengatasi hambatan tersebut, yaitu dengan proses immobilisasi enzim. Immobilisasi biasanya dapat dianggap sebagai perubahan enzim dari yang larut dalam air, keadaan bergerak menjadi keadaan tak bergerak yang tidak larut. Immobilisasi mencegah
  • 11. difusi enzim ke dalam campuran reaksi dan mempermudah memperoleh kembali enzim tersebut dari aliran produk dengan teknik pemisahan padat atau cair yang sederhana. Immobilisasi enzim dapat dicapai dengan mengikat enzim secara kovalen ke permukaan bahan yang tak larut dalam air: pengikatan silang dengan bahan yang cocok untuk menghasilkan partikel yang baru; penjebakan di dalam suatu matrik atau gel yang permeabel terhadap enzim, substrat, dan produk; enkapsulasi; dan dengan absorbsi pada zat pendukung. Keuntungan immobilisasi enzim antara lain; 1. Memungkinkan penggunaan kembali enzim yang sudah pernah digunakan. 2. Ideal untuk proses berkelanjutan (continous procces). 3. Memungkinkan kontrol yang lebih akurat untuk proses katalisis. 4. Meningkatkan stabilitas enzim. 5. Memungkinkan pengambangan sistem reaksi multienzim II.VI SIFAT DAN KELEBIHAN ENZIM Berikut ini adalah 4 hal yang harus diingat tentang enzim: A. Enzim itu spesifik Sebuah enzim yang dapat memecah lemak tidak mampu untuk memecah protein dan pati. Enzim hanya melakukan satu tugas spesifik. Itu artinya sebuah enzim dapat melakukan tugasnya begitu fokus dan dengan sangat sedikit efek samping. Karena sifat yang spesifik inilah yang menjadi alasan kenapa enzim banyak digunakan dan dimanfaatkan dalam dunia industri. Sampai saat ini, telah ditemukan 3000 enzim yang sudah berhasil diidentifikasi dan masih banyak lagi yang menunggu untuk ditemukan.
  • 12. B. Enzim adalah katalis Selain dapat melakukan tugas yang spesifik, penting untuk diketahui juga bahwa enzim dapat melakukan tugas yang sama berulang-ulang, ratusan bahkan jutaan kali. Terus menerus tanpa henti. Ini karena sifatnya sebagai katalis. Anda ingat definisi dari katalis. Ya.. katalis adalah suatu zat yang membantu jalannya reaksi namun tidak ikut dalam reaksi, dan tidak hancur oleh reaksi tersebut. Enzim adalah katalis. C. Enzim sangat efisien Tidak hanya pekerja yang keras, enzim juga mampu bekerja dengan kecepatan yang luar biasa. Sebagai gambaran, sebuah enzim yang terdapat di hati mampu memcah Hidrogen Peroksida menjadi air dan oksigen. Yang mengagumkan adalah satu enzim bisa memproses 5 juta molekul Hidrogen Peroksida dalam satu menit. Dan anda tahu.. Hidrogen peroksida adalah suatu oksidator kuat yang dapat merusak sel. D. Enzime itu alami Enzim adalah protein. Seperti protein lainnya, enzim itu organik. Setelah melaksanakan tugasnya dan tidak dibutuhkan lagi, enzim akan terurai cepat dan kembali diabsorb alam. Karena sifat-sifat yang luar biasa inilah maka Enzim banyak dimanfaatkan oleh manusia, termasuk dalam dunia industri. Beberapa contoh industri yang menggunakan enzim adalah industri pembuatan roti, keju, bir, deterjen, industri bioteknologi, dan lainnya. II.VII STRUKTUR DAN MEKANISME Enzim umumnya merupakan protein globular dan ukurannya berkisar dari hanya 62 asam amino pada monomer 4-oksalokrotonat tautomerase, sampai dengan lebih dari 2.500 residu pada asam lemak sintase. Terdapat pula sejumlah kecil katalis RNA, dengan yang paling umum merupakan ribosom; Jenis enzim ini dirujuk sebagai RNA-enzim ataupun ribozim. Aktivitas enzim ditentukan oleh struktur tiga dimensinya (struktur kuaterner). Walaupun struktur enzim menentukan fungsinya, prediksi aktivitas enzim baru yang hanya dilihat dari strukturnya adalah hal yang sangat sulit. Kebanyakan enzim berukuran lebih besar daripada substratnya, tetapi hanya sebagian kecil asam amino enzim (sekitar 3–4 asam amino) yang secara langsung terlibat dalam
  • 13. katalisis. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat substrat dan kemudian menjalani reaksi ini dikenal sebagai tapak aktif. Enzim juga dapat mengandung tapak yang mengikat kofaktor yang diperlukan untuk katalisis. Beberapa enzim juga memiliki tapak ikat untuk molekul kecil, yang sering kali merupakan produk langsung ataupun tak langsung dari reaksi yang dikatalisasi. Pengikatan ini dapat meningkatkan ataupun menurunkan aktivitas enzim. Dengan demikian ia berfungsi sebagai regulasi umpan balik. Sama seperti protein-protein lainnya, enzim merupakan rantai asam amino yang melipat. Tiap-tiap urutan asam amino menghasilkan struktur pelipatan dan sifat-sifat kimiawi yang khas. Rantai protein tunggal kadang-kadang dapat berkumpul bersama dan membentuk kompleks protein. Kebanyakan enzim dapat mengalami denaturasi (yakni terbuka dari lipatannya dan menjadi tidak aktif) oleh pemanasan ataupun denaturan kimiawi. Tergantung pada jenis-jenis enzim, denaturasi dapat bersifat reversibel maupun ireversibel. A. Kespesifikan Enzim biasanya sangat spesifik terhadap reaksi yang ia kataliskan maupun terhadap substrat yang terlibat dalam reaksi. Bentuk, muatan dan katakteristik hidrofilik/hidrofobik enzim dan substrat bertanggung jawab terhadap kespesifikan ini. Enzim juga dapat menunjukkan tingkat stereospesifisitas, regioselektivitas, dan kemoselektivitas yang sangat tinggi. Beberapa enzim yang menunjukkan akurasi dan kespesifikan tertinggi terlibat dalam pengkopian dan pengekspresian genom. Enzim-enzim ini memiliki mekanisme "sistem pengecekan ulang". Enzim seperti DNA polimerase mengatalisasi reaksi pada langkah pertama dan mengecek apakah produk reaksinya benar pada langkah kedua. Proses dwi-langkah ini menurunkan laju kesalahan dengan 1 kesalahan untuk setiap 100 juta reaksi pada polimerase mamalia. Mekanisme yang sama juga dapat ditemukan pada RNA polimerase, aminoasil tRNA sintetase dan ribosom. Beberapa enzim yang menghasilkan metabolit sekunder dikatakan sebagai "tidak pilih-pilih", yakni bahwa ia dapat bekerja pada berbagai jenis substrat yang berbeda-beda. Diajukan bahwa kespesifikan substrat yang sangat luas ini sangat penting terhadap evolusi lintasan biosintetik yang baru.
  • 14. Model "kunci dan gembok" Enzim sangatlah spesifik. Pada tahun 1894, Emil Fischer mengajukan bahwa hal ini dikarenakan baik enzim dan substrat memiliki bentuk geometri yang saling memenuhi. Hal ini sering dirujuk sebagai model "Kunci dan Gembok". Manakala model ini menjelaskan kespesifikan enzim, ia gagal dalam menjelaskan stabilisasi keadaan transisi yang dicapai oleh enzim. Model ini telah dibuktikan tidak akurat, dan model ketepatan induksilah yang sekarang paling banyak diterima. Model ketepatan induksi Diagram yang menggambarkan hipotesis ketepatan induksi. Pada tahun 1958, Daniel Koshland mengajukan modifikasi model kunci dan gembok: oleh karena enzim memiliki struktur yang fleksibel, tapak aktif secara terus menerus berubah bentuknya sesuai dengan interaksi antara enzim dan substrat. Akibatnya, substrat tidak berikatan dengan tapak aktif yang kaku. Orientasi rantai samping asam amino berubah sesuai dengan substrat dan mengijinkan enzim untuk menjalankan fungsi katalitiknya. Pada beberapa kasus, misalnya glikosidase, molekul substrat juga berubah sedikit ketika ia memasuki tapak aktif. Tapak aktif akan terus berubah bentuknya sampai substrat terikat secara sepenuhnya, yang mana bentuk akhir dan muatan enzim ditentukan. B. Mekanisme Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuaannya menurunkan ΔG‡  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.)
  • 15.  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. Stabilisasi keadaan transisi Pemahaman asal usul penurunan ΔG‡ memerlukan pengetahuan bagaimana enzim dapat menghasilkan keadaan transisi reaksi yang lebih stabil dibandingkan dengan stabilitas keadaan transisi reaksi tanpa katalis. Cara yang paling efektif untuk mencapai stabilisasi yang besar adalah menggunakan efek elektrostatik, terutama pada lingkungan yang relatif polar yang diorientasikan ke distribusi muatan keadaan transisi. Lingkungan seperti ini tidak ada dapat ditemukan pada reaksi tanpa katalis di air. Dinamika dan fungsi Dinamika internal enzim berhubungan dengan mekanisme katalis enzim tersebut. Dinamika internal enzim adalah pergerakan bahagian struktur enzim, misalnya residu asam amino tunggal, sekelompok asam amino, ataupun bahwa keseluruhan domain protein. Pergerakan ini terjadi pada skala waktu yang bervariasi, berkisar dari beberapa femtodetik sampai dengan beberapa detik. Jaringan residu protein di seluruh struktur enzim dapat berkontribusi terhadap katalisis melalui gerak dinamik. Gerakan protein sangat vital, namun apakah vibrasi yang cepat atau lambat maupun pergerakan konformasi yang besar atau kecil yang lebih penting bergantung pada tipe reaksi yang terlibat. Namun, walaupun gerak ini sangat penting dalam hal pengikatan dan pelepasan substrat dan produk, adalah tidak jelas jika gerak ini membantu mempercepat langkah-langkah reaksi reaksi enzimatik ini. Penyingkapan ini juga memiliki implikasi yang luas dalam pemahaman efek alosterik dan pengembangan obat baru.
  • 16. C. Modulasi alosterik Enzim alosterik mengubah strukturnya sesuai dengan efektornya. Modulasi ini dapat terjadi secara langsung, di mana efektor mengikat tapak ikat enzim secara lngsung, ataupun secara tidak langsung, di mana efektor mengikat protein atau subunit protein lain yang berinteraksi dengan enzim alosterik, sehingga memengaruhi aktivitas katalitiknya. II.VIII KOFAKTOR DAN KOENZIM Kofaktor Beberapa enzim tidak memerlukan komponen tambahan untuk mencapai aktivitas penuhnya. Namun beberapa memerlukan pula molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk berikatan dengan enzim dan menjadi aktif. Kofaktor dapat berupa zat anorganik (contohnya ion logam) ataupun zat organik (contohnya flavin dan heme). Kofaktor dapat berupa gugus prostetik yang mengikat dengan kuat, ataupun koenzim, yang akan melepaskan diri dari tapak aktif enzim semasa reaksi. Enzim yang memerlukan kofaktor namun tidak terdapat kofaktor yang terikat dengannya disebut sebagai apoenzim ataupun apoprotein. Apoenzim beserta dengan kofaktornya disebut holoenzim (bentuk aktif). Kebanyakan kofaktor tidak terikat secara kovalen dengan enzim, tetapi terikat dengan kuat. Namun, gugus prostetik organik dapat pula terikat secara kovalen (contohnya tiamina pirofosfat pada enzim piruvat dehidrogenase). Istilah holoenzim juga dapat digunakan untuk merujuk pada enzim yang mengandung subunit protein berganda, seperti DNA polimerase. Pada kasus ini, holoenzim adalah kompleks lengkap yang mengandung seluruh subunit yang diperlukan agar menjadi aktif. Contoh enzim yang mengandung kofaktor adalah karbonat anhidrase, dengan kofaktor seng terikat sebagai bagian dari tapak aktifnya. Koenzim Koenzim adalah kofaktor berupa molekul organik kecil yang mentranspor gugus kimia atau elektron dari satu enzim ke enzim lainnya. Contoh koenzim mencakup NADH, NADPH dan adenosina trifosfat. Gugus kimiawi yang dibawa mencakup ion hidrida (H– ) yang dibawa oleh NAD atau NADP+ , gugus asetil yang dibawa oleh koenzim A, formil, metenil, ataupun gugus metil yang dibawa oleh asam folat, dan gugus metil yang dibawa oleh
  • 17. S-adenosilmetionina. Beberapa koenzim seperti riboflavin, tiamina, dan asam folat adalah vitamin. Oleh karena koenzim secara kimiawi berubah oleh aksi enzim, adalah dapat dikatakan koenzim merupakan substrat yang khusus, ataupun substrat sekunder. Sebagai contoh, sekitar 700 enzim diketahui menggunakan koenzim NADH. Regenerasi serta pemeliharaan konsentrasi koenzim terjadi dalam sel. Contohnya, NADPH diregenerasi melalui lintasan pentosa fosfat, dan S-adenosilmetionina melalui metionina adenosiltransferase. Model pengisian ruang koenzim NADH II.IX KINETIKA Mekanisme reaksi enzimatik untuk sebuah subtrat tunggal. Enzim (E) mengikat substrat (S) dan menghasilkan produk (P). Kinetika enzim menginvestigasi bagaimana enzim mengikat substrat dengan mengubahnya menjadi produk. Data laju yang digunakan dalam analisis kinetika didapatkan dari asai enzim. Pada tahun 1902, Victor Henri] mengajukan suatu teori kinetika enzim yang kuantitatif, namun data eksperimennya tidak berguna karena perhatian pada konsentrasi ion hidrogen pada saat itu masih belum dititikberatkan. Setelah Peter Lauritz Sørensen menentukan skala pH logaritmik dan memperkenalkan konsep penyanggaan (buffering) pada
  • 18. tahun 1909, kimiawan Jerman Leonor Michaelis dan murid bimbingan pascadokotoralnya yang berasal dari Kanada, Maud Leonora Menten, mengulangi eksperimen Henri dan mengkonfirmasi persamaan Henri. Persamaan ini kemudian dikenal dengan nama Kinetika Henri-Michaelis-Menten (kadang-kadang juga hanya disebut kinetika Michaelis-Menten). Hasil kerja mereka kemudian dikembangkan lebih jauh oleh G. E. Briggs dan J. B. S. Haldane. Penurunan persamaan kinetika yang diturunkan mereka masih digunakan secara meluas sampai sekarang . Salah satu kontribusi utama Henri pada kinetika enzim adalah memandang reaksi enzim sebagai dua tahapan. Pada tahap pertama, subtrat terikat ke enzim secara reversible, membentuk kompleks enzim-substrat. Kompleks ini kadang-kadang disebut sebagai kompleks Michaelis. Enzim kemudian mengatalisasi reaksi kimia dan melepaskan produk. Kurva kejenuhan suatu reaksi enzim yang menunjukkan relasi antara konsentrasi substrat (S) dengan kelajuan (v). Enzim dapat mengatalisasi reaksi dengan kelajuan mencapai jutaan reaksi per detik. Sebagai contoh, tanpa keberadaan enzim, reaksi yang dikatalisasi oleh enzim orotidina 5'- fosfat dekarboksilase akan memerlukan waktu 78 juta tahun untuk mengubah 50% substrat menjadi produk. Namun, apabila enzim tersebut ditambahkan, proses ini hanya memerlukan waktu 25 milidetik. Laju reaksi bergantung pada kondisi larutan dan konsentrasi substrat. Kondisi-kondisi yang menyebabkan denaturasi protein seperti temperatur tinggi, konsentrasi garam yang tinggi, dan nilai pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghilangkan aktivitas enzim. Sedangkan peningkatan konsentrasi substrat cenderung meningkatkan aktivitasnya. Untuk menentukan kelajuan maksimum suatu reaksi enzimatik, konsentrasi substrat ditingkatkan sampai laju pembentukan produk yang terpantau menjadi konstan. Hal ini ditunjukkan oleh kurva kejenuhan di samping. Kejenuhan terjadi karena seiring dengan
  • 19. meningkatnya konsentrasi substrat, semakin banyak enzim bebas yang diubah menjadi kompleks substrate-enzim ES. Pada kelajuan yang maksimum (Vmax), semua tapak aktif enzim akan berikatan dengan substrat, dan jumlah kompleks ES adalah sama dengan jumlah total enzim yang ada. Namun, Vmax hanyalah salah satu konstanta kinetika enzim. Jumlah substrat yang diperlukan untuk mencapai nilai kelajuan reaksi tertentu jugalah penting. Hal ini diekspresikan oleh konstanta Michaelis-Menten (Km), yang merupakan konsentrasi substrat yang diperlukan oleh suatu enzim untuk mencapai setengah kelajuan maksimumnya. Setiap enzim memiliki nilai Km yang berbeda-beda untuk suatu subtrat, dan ini dapat menunjukkan seberapa kuatnya pengikatan substrat ke enzim. Konstanta lainnya yang juga berguna adalah kcat, yang merupakan jumlah molekul substrat yang dapat ditangani oleh satu tapak aktif per detik. Efisiensi suatu enzim diekspresikan oleh kcat/Km. Ia juga disebut sebagai konstanta kespesifikan dan memasukkan tetapan kelajuan semua langkah reaksi. Karena konstanta kespesifikan mencermikan kemampuan katalitik dan afinitas, ia dapat digunakan untuk membandingkan enzim yang satu dengan enzim yang lain, ataupun enzim yang sama dengan substrat yang berbeda. Konstanta kespesifikan maksimum teoritis disebut limit difusi dan nilainya sekitar 108 sampai 109 (M-1 s-1 ). Pada titik ini, setiap penumbukkan enzim dengan substratnya akan menyebabkan katalisis, dan laju pembentukan produk tidak dibatasi oleh laju reaksi, melainkan oleh laju difusi. Enzim dengan sifat demikian disebut secara katalitik sempurna ataupun secara kinetika sempurna. Contoh enzim yang memiliki sifat seperti ini adalah karbonat anhidrase, asetilkolinesterase, katalase, fumarase, β-laktamase, dan superoksida dismutase. Kinetika Michaelis-Menten bergantung pada hukum aksi massa, yang diturunkan berdasarkan asumsi difusi bebas dan pertumbukan acak yang didorong secara termodinamik. Namun, banyak proses-proses biokimia dan selular yang menyimpang dari kondisi ideal ini, disebabkan oleh kesesakan makromolekuler (macromolecular crowding), perpisahan fase enzim/substrat/produk, dan pergerakan molekul secara satu atau dua dimensi. Pada situasi seperti ini, kinetika Michaelis-Menten fraktal dapat diterapkan. Beberapa enzim beroperasi dengan kinetika yang lebih cepat daripada laju difusi. Hal ini tampaknya sangat tidak mungkin. Beberapa mekanisme telah diajukan untuk menjelaskan fenomena ini. Beberapa protein dipercayai mempercepat katalisis dengan menarik substratnya dan melakukan pra-orientasi substrat menggunakan medan listrik dipolar. Model
  • 20. lainnya menggunakan penjelasan penerowongan kuantum mekanika, walaupun penjelasan ini masih kontroversial. Penerowongan kuantum untuk proton telah terpantau pada triptamina.
  • 21. BAB III MANFAAT ENZIM III.I FUNGSI BIOLOGIS Enzim mempunyai berbagai fungsi bioligis dalam tubuh organisme hidup. Enzim berperan dalam transduksi signal dan regulasi sel, seringkali melalui enzim kinase dan fosfatase. Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh, dengan miosin menghidrolisis ATP untuk menghasilkan kontraksi otot. ATPase lainnya dalam membran sel umumnya adalah pompa ion yang terlibat dalam transpor aktif. Enzim juga terlibat dalam fungs-fungsi yang khas, seperti lusiferase yang menghasilkan cahaya pada kunang-kunang. Virus juga mengandung enzim yang dapat menyerang sel, misalnya HIV integrase dan transkriptase balik. Salah satu fungsi penting enzim adalah pada sistem pencernaan hewan. Enzim seperti amilase dan protease memecah molekul yang besar (seperti pati dan protein) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap oleh usus. Molekul pati, sebagai contohnya, terlalu besar untuk diserap oleh usus, namun enzim akan menghidrolisis rantai pati menjadi molekul kecil seperti maltosa, yang akan dihidrolisis lebih jauh menjadi glukosa, sehingga dapat diserap. Enzim-enzim yang berbeda, mencerna zat-zat makanan yang berbeda pula. Pada hewan pemamah biak, mikroorganisme dalam perut hewan tersebut menghasilkan enzim selulase yang dapat mengurai sel dinding selulosa tanaman. Beberapa enzim dapat bekerja bersama dalam urutan tertentu, dan menghasilan lintasan metabolisme. Dalam lintasan metabolisme, satu enzim akan membawa produk enzim lainnya sebagai substrat. Setelah reaksi katalitik terjadi, produk kemudian dihantarkan ke enzim lainnya. Kadang-kadang lebih dari satu enzim dapat mengatalisasi reaksi yang sama secara bersamaan. Enzim menentukan langkah-langkah apa saja yang terjadi dalam lintasan metabolisme ini. Tanpa enzim, metabolisme tidak akan berjalan melalui langkah yang teratur ataupun tidak akan berjalan dengan cukup cepat untuk memenuhi kebutuhan sel. Dan sebenarnya, lintasan metabolisme seperti glikolisis tidak akan dapat terjadi tanpa enzim. Glukosa, contohnya, dapat bereaksi secara langsung dengan ATP, dan menjadi terfosforliasi pada karbon-
  • 22. karbonnya secara acak. Tanpa keberadaan enzim, proses ini berjalan dengan sangat lambat. Namun, jika heksokinase ditambahkan, reaksi ini tetap berjalan, namun fosforilasi pada karbon 6 akan terjadi dengan sangat cepat, sedemikiannya produk glukosa-6-fosfat ditemukan sebagai produk utama. Oleh karena itu, jaringan lintasan metabolisme dalam tiap- tiap sel bergantung pada kumpulan enzim fungsional yang terdapat dalam sel tersebut. III.II KONTROL AKTIVITAS Terdapat lima cara utama aktivitas enzim dikontrol dalam sel. 1. Produksi enzim (transkripsi dan translasi gen enzim) dapat ditingkatkan atau diturunkan bergantung pada respon sel terhadap perubahan lingkungan. Bentuk regulase gen ini disebut induksi dan inhibisi enzim. Sebagai contohnya, bakteri dapat menjadi resistan terhadap antibiotik seperti penisilin karena enzim yang disebut beta- laktamase menginduksi hidrolisis cincin beta-laktam penisilin. Contoh lainnya adalah enzim dalam hati yang disebut sitokrom P450 oksidase yang penting dalam metabolisme obat. Induksi atau inhibisi enzim ini dapat mengakibatkan interaksi obat. 2. Enzim dapat dikompartemenkan, dengan lintasan metabolisme yang berbeda-beda yang terjadi dalam kompartemen sel yang berbeda. Sebagai contoh, asam lemak disintesis oleh sekelompok enzim dalam sitosol, retikulum endoplasma, dan aparat golgi, dan digunakan oleh sekelompok enzim lainnya sebagai sumber energi dalam mitokondria melalui β-oksidasi. 3. Enzim dapat diregulasi oleh inhibitor dan aktivator. Contohnya, produk akhir lintasan metabolisme seringkali merupakan inhibitor enzim pertama yang terlibat dalam lintasan metabolisme, sehingga ia dapat meregulasi jumlah produk akhir lintasan metabolisme tersebut. Mekanisme regulasi seperti ini disebut umpan balik negatif karena jumlah produk akhir diatur oleh konsentrasi produk itu sendiri. Mekanisme umpan balik negatif dapat secara efektif mengatur laju sintesis zat antara metabolit tergantung pada kebutuhan sel. Hal ini membantu alokasi bahan zat dan energi secara ekonomis dan menghindari pembuatan produk akhir yang berlebihan. Kontrol aksi enzimatik membantu menjaga homeostasis organisme hidup. 4. Enzim dapat diregulasi melalui modifikasi pasca-translasional. Ia dapat meliputi fosforilasi, miristoilasi, dan glikosilasi. Contohnya, sebagai respon terhadap insulin, fosforilasi banyak enzim termasuk glikogen sintase membantu mengontrol sintesis ataupun degradasi glikogen dan mengijinkan sel merespon terhadap perubahan kadar
  • 23. gula dalam darah. Contoh lain modifikasi pasca-translasional adalah pembelahan rantai polipeptida. Kimotripsin yang merupakan protease pencernaan diproduksi dalam keadaan tidak aktif sebagai kimotripsinogen di pankreas. Ia kemudian ditranspor ke dalam perut di mana ia diaktivasi. Hal ini menghalangi enzim mencerna pankreas dan jaringan lainnya sebelum ia memasuki perut. Jenis prekursor tak aktif ini dikenal sebagai zimogen. 5. Beberapa enzim dapat menjadi aktif ketika berada pada lingkungan yang berbeda. Contohnya, hemaglutinin pada virus influenza menjadi aktif dikarenakan kondisi asam lingkungan. Hal ini terjadi ketika virus terbawa ke dalam sel inang dan memasuki lisosom.[ III.III ENZIM DAN DUNIA INDUSTRI Banyak orang berpendapat bahwa teknologi enzim adalah teknologi yang tergolong baru. Perlu diketahui, enzim sudah dimanfaatkan oleh manusia sejak masa awal peradaban. Selama manusia telah mengkonsumsi roti dan keju, meminum anggur dan bir, maka sejak itulah manusia sudah menggunakan enzim. Dan sekarang enzim banyak dimanfaatkan untuk berbagai industri. Ini semua karena 4 sifat enzim yang luar biasa tadi. Enzim mengambil perannya tidak hanya pada industri makanan, namun sudah merambah ke industri plastik, deterjen, pakan ternak, kosmetik, obat- obatan, bahkan energi. Gambar 4. Peran Enzim di Dunia Industri
  • 24. Yang juga tak kalah penting adalah peran enzim yang juga bersifat ramah lingkungan. Dengan semakin meningkatnya kepedulian terhadap lingkungan dan industri ramah lingkungan, maka dapat dipastikan bahwa peran enzim akan semakin meningkat dan kuat dalam dunia industri. III.IV APLIKASI ENZIM Ribuan tahun yang lalu proses seperti membuat bir, membuat roti, dan produksi keju melibatkan enzim yang belum diketahui jenisnya. Dalam cara konvensional ini, teknologinya dipercayakan pada konversi enzim sebelum bangun pengetahuan yang koheren dikembangkan. Di negara barat, industri menggunakan enzim pada produksi yeast dan ragi dimana pembuatan bir dan roti secara tradisional sudah jarang dikembangkan. Beberapa perkembangan awal biokimia dipusatkan pada fermentasi yeast dan konversi energi pada glukosa. Di negara timur, industri yang sama memproduksi sake dan banyak makanan fermentasi, semuanya dibuat dari filamentous fungi sebagai sumber aktivitas enzim. Pada tahun 1896, memperlihatkan permulaan yang sebenarnya dari teknologi mikrobia enzim dengan pemasaran pertama takadiastase, campuran kasar dari enzim hidrolitik yang disiapkan pada pertumbuhan jamur Aspergillus oryzae pada tepung gandum. Perkembangan lebih lanjut dari penggunaan enzim meningkatkan proses secara konvensional ke era baru. Meskipun sebagian besar produksinya masih menghasilkan enzim kasar. Sampai saat ini lebih dari 200 enzim telah diisolasi dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan, tetapi kurang dari 20 macam enzim yang digunakan pada skala komersial atau industri. Kini, produsen enzim komersial memasarkan enzim dalam bentuk kasar karena proses isolasinya lebih sederhana, terutama digunakan dalam makanan dan dalam industri detergen (menggunakan enzim amilase), industri roti (menggunakan enzim proteinase), industri pembuatan bir (menggunakan enzim betaglukanase, amiloglukosidase), industri tekstil (menggunakan enzim amilase), industri kulit (menggunakan enzim tripsin), industri farmasi dan obat-obatan (menggunakan enzim tripsin, enzim pankreatic tripsin). Enzim banyak digunakan di berbagai bidang kegiatan. Enzim digunakan secara luas dalam bidang industri, terutama industri bioteknologi. Dalam bidang ini, baik yang konvensional maupun yang mutakhir, yang mengandalkan teknik rekombinasi gen, pengetahuan dan penggunaan enzim merpakan syarat mutlak untuk berhasil. Dalm segmen bioteknologi tradisional dan skala kecil, seperti berbagai industri makanan tingkat rumah
  • 25. tangga, pengetahuan empiris tentang enzim diwariskan secara turun- temurun dan biasanya bercampur dengan pengetahuan empiris tentang penggunaan praktis mikroorganisme, yang secara umum dinamai ragi. Selain itu, enzim juga dipakai secara luas dalam industri lain yang tidak tergolong ke dalam industri bioteknologi dalam arti luas. Contohnya adalah industri tekstil dan industri kertas. Dalam bidang teknologi lingkungan, enzim juga telah digunakan dalam pengolahan air limbah serta dalam pengolahan sampah, terutama sampah organik. KETERLIBATAN DALAM PENYAKIT Oleh karena kontrol aktivitas enzim yang ketat diperlukan untuk menjaga homeostasis, malafungsi (mutasi, kelebihan produksi, kekurangan produksi ataupun delesi) enzim tunggal yang penting dapat menyebabkan penyakit genetik. Pentingnya enzim ditunjukkan oleh fakta bahwa penyakit-penyakit mematikan dapat disebabkan oleh hanya mala fungsi satu enzim dari ribuan enzim yang ada dalam tubuh kita. Salah satu contohnya adalah fenilketonuria. Mutasi asam amino tunggal pada enzim fenilalania hidroksilase yang mengatalisis langkah pertama degradasi fenilalanina mengakibatkan penumpukkan fenilalanina dan senyawa terkait. Hal ini dapat menyebabkan keterbelakangan mental jika ia tidak diobati.[66] Contoh lainnya adalah mutasi silsilah nutfah (germline mutation) pada gen yang mengkode enzim reparasi DNA. Ia dapat menyebakan sindrom penyakit kanker keturunan seperti xeroderma pigmentosum. Kerusakan ada enzim ini dapat menyebabkan kanker karena kemampuan tubuh memperbaiki mutasi pada genom menjadi berkurang. Hal ini menyebabkan akumulasi mutasi dan mengakibatkan berkembangnya berbagai jenis kanker pada penderita. KEGUNAAN ENZIM DALAM BEBERAPA BIDANG INDUSTRI Enzim di alam telah digunakan sejak zaman dahulu untuk memproduksi produk-produk makanan, seperti keju, bir dan cuka, dan dalam pembuatan komoditi sebagai kulit, nila dan linen. Berkembangnya proses fermentasi selama beberapa abad terakhir, memungkinkan untuk produksi enzim semakin dimurnikan, baik persiapan skala kecil maupun skala besar. Perkembangan ini memungkinkan penggunaan enzim menjadi produk industri yang baik misalnya, dalam deterjen, tekstil dan pati industri. Berikut adalah penggunaan enzim dalam berbagai bidang industri:
  • 26. o Industri Deterjen Rekayasa versi tradisional enzim untuk produksi deterjen adalah, protease dan amilase. Pada generasi kedua, generasi enzimnya dioptimalkan untuk memenuhi persyaratan dan kinerja deterjen yang lebih baik, dimana komposisi deterjen juga terus dikembangkan. Kompatibilitas enzim dengan deterjen (yaitu sifat stabilitasnya) diutamakan, sehingga kemampuannya untuk berfungsi pada suhu yang lebih rendah juga memberikan peningkatan, untuk menghemat energi, temperatur yang digunakan dalam pencucian rumah tangga dan mesin pencuci piring otomatis telah diturunkan pada tahun ini. Protease menampilkan aktivitas yang rendah telah diisolasi dari alam, tetapi juga telah berkembang di laboratorium dengan evolusi yang diarahkan pada pendekatan dengan bahan awal subtilisin Ness protease digunakan satu putaran untuk mengisolasi DNA menyeret protease baru dengan meningkatkan berbagai sifat o Enzim Untuk Konversi Pati Konversi enzimatik pati oleh jagung untuk sirup fruktosa adalah bioproses yang menakjubkan. Enzim yang digunakan dalam industri tepung juga mengalami perbaikan yang konstan. Langkah pertama dalam proses ini adalah konversi pati untuk oligomaltodextrins oleh aksi α-amilase. Sekarang α-amilase dengan sifat yang dioptimalkan, seperti peningkatan stabilitas termal, toleransi asam, dan kemampuan untuk digunakan tanpa penambahan kalsium. o Produksi Bahan Bakar Alkohol Selama beberapa dekade terakhir, telah terjadi peningkatan minat penggunaan bahan bakar alcohol yang diakibatkan oleh kenaikan minyak mentah dunia dan kerusakan lingkungan. Oleh karena itu, saat ini dilakukan upaya penting untuk mengembangkan enzim yang menggunakan substrat seperti lignoselulosa, untuk membuat bio-ethanol lebih kompetitif dengan bahan bakar fosil. Biaya enzim yang dibutuhkan untuk mengubah lignoselulosa menjadi materi yang cocok untuk fermentasi merupakan masalah besar, sehingga penelitian difokuskan pada pengembangan enzim dengan aktivitas tinggi dan stabilitas yang baik. o Tekstil Aplikasi Dalam industri tekstil penggunaan enzim merupakan sesuatu yang baru. Proses berbasis enzim banyak dilakukan sehingga menggunakan sedikit air dan energi, kini telah dikembangkan berdasarkan lyase pectate. sehingga dampak positif lingkungan dari proses ini diakui oleh masyarakat luas. Menyusul penemuan ini, enzim kini telah diperkenalkan ke sebagian pabrikan tekstil katun, karena penggunaan enzim ini memiliki manfaat yang baik bagi industri tekstil dan lingkungan.
  • 27. o Enzim Untuk Industri Pakan Penggunaan enzim sebagai pakan aditif juga semakin dikembangkan. Sebagai contoh, xylanases dan-β glucanases telah digunakan beberapa dekade terakhir ini. Pada pakan berbasis sereal untuk hewan monogastric, memanfaatkan tanaman berbasis feed berisi selulosa dengan jumlah besar dan hemiselulosa. Selama beberapa tahun terakhir penelitian difokuskan pada pemanfaatan fosfor alam yang terikat dalam asam fitat. Pendekatan alternatif untuk pengembangan enzim sehingga lebih efektif telah meningkatkan aktivitas katalitik phytases jamur oleh situs directed mutagenesis. Namun pemanfaatan fosfor tidak hanya menjadi masalah yang menjadi perhatian untuk industri pakan ternak, upaya terus menerus dilakukan untukpeningkatan nilai gizi dari berbagai feed sumber, misalnya, dengan meningkatkan kadar cerna protein dalam bungkil kedelai. Sangat mungkin bahwa di masa depan kita akan melihat hidrolitik enzim yang berbeda dan baru diterapkan di industri pakan untuk meningkatkan nilai jual pakan. o Enzim Untuk Industri Makanan Aplikasi enzim dalam industri makanan sangat banyak dan beragam, umumnya untuk semua aplikasi makanan. Beberapa kemajuan telah dibuat dalam optimasi enzim untuk aplikasi yang ada dan dalam penggunaan rekombinan produksi protein untuk memberikan efisien mono komponen enzim yang tidak memiliki potensi merusak efek samping. Baru-baru ini, banyak penelitian telah dilakukan pada aplikasi dari transglutaminase sebagai agen texturing dalam memproses misalnya, mie sosis, dan yoghurt. Hambatan yang mungkin mencegah penggunaan yang lebih luas, adalah terbatasnya ketersediaan enzim dalam skala industri pada saat ini. Penggunaan klarifikasi lakase dari jus (laccases mengkatalisis dan menghubungkan lintas dari polifenol, yang mengakibatkan penghapusan polifenol oleh filtrasi yang mudah) dan untuk rasa perangkat tambahan dalam bir ditetapkan aplikasi baru dalam industri minuman. o Pengolahan Lemak dan Minyak Dalam industri lemak dan minyak, beberapa enzim baru saja diperkenalkan. Meskipun penggunaan lipase amobil dalam interesterifikasi dari trigliserida pertama kali dijelaskan pada 1980-an, prosesnya belum cukup efektif, misalnya, dalam produksi margarin.Meskipun produksi enzim telah menjadi jauh lebih efisien, biaya imobilisasi tetap terkendala. Sebuah proses baru untuk immobilisasi lipase berdasarkan granulasi silika telah secara dramatis menurunkan biaya proses, dan prosedur berdasarkan materi baru sekarang sedang diimplementasikan untuk produksi com- modity lemak dan minyak tanpa kandungan asam lemak-trans. o Enzim Untuk Sintesis Organik Contohnya adalah dalam produksi enantiomer tunggal intermediates yang digunakan dalam pembuatan obat dan bahan kimia pertanian. Baru-baru ini diperkenalkan proses enzim berbasis
  • 28. termasuk penggunaan lipase untuk produksi alkohol enantiomurni dan Amida, nitrilases untuk produksi asam karboksilat enantiomurni, dan acylases untuk produksi penisilin semisintetik baru. Seperti yang disebutkan di atas, enzim saat ini digunakan di beberapa industri produk yang berbeda. Berkat kemajuan dalam bioteknologi modern, enzim dapat dikembangkan, di mana tidak ada enzim yang diharapkan dapat diterapkan hanya satu dekade saja. Umumnya untuk sebagian besar aplikasi, pengenalan enzim sebagai katalis yang efektif bekerja pada kondisi ringan, menghasilkan penghematan yang signifikan dalam sumber daya seperti energi dan air untuk kepentingan industri baik dalam pertanian dan lingkungan. Teknologi enzim menawarkan potensi besar bagi banyak industri untuk membantu memenuhi tantangan yang akan kita hadapi dalam masa yang akan datang
  • 29. BAB IV PENUTUP IV.I KESIMPULAN 1. Pengertian enzim secara umum yaitu enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi. Enzim banyak berperan pada pemecahan beberapa masalah vital di era modern seperti sekarang, misalnya produksi makanan, kekurangan dan pemeliharaan energi, dan peningkatan lingkungan dan beberapa industri. 2. Berbagai enzim yang digunakan secara komersial berasal dari jaringan tumbuhan, hewan, dan dari mikroorganisme yang terseleksi. 3. Produksi enzim secara industri saat ini sangat mengandalkan metode fermentasi tangki dalam (deep tank). Dalam produksi enzim, menggunakan batch untuk proses fermentasi dengan aerasi yang baik (diagram 1), tetapi proses mungkin ditingkatkan dengan memelihara satu atau beberapa komponen selama fermentasi. 4. Produk enzim dari mikroba harus memenuhi spesifikasi yang ketat berkenaan dengan sifat racun dan aspek keamanan yang lain dengan legislasi. 5. Untuk mengatasi hambatan pemisahan enzim dari substratnya dan produk, serta enzim yang sulit untuk digunakan secara berulang-ulang, maka dilakukan proses immobilisasi. 6. Saat ini, produsen enzim komersial memasarkan enzim dalam bentuk kasar karena proses isolasinya lebih sederhana, terutama digunakan dalam makanan dan dalam beberapa industri.
  • 30. IV.II DAFTAR PUSTAKA  www.wikipedia.com  http:///makalah-aplikasi-enzim-dalam.html  http:///kegunaan-enzim-dalam-beberapa-bidang.html  http:///teknologi-enzim.html