1. Definisi enzim

Enzim adalah zat yang ada di dalam sel dalam jumlah kecil yang berfungsi untuk mempercepat atau mengkatalis reaksi kimia. Pada permukaan enzim biasanya terdapat celah kecil yang berfungsi sebagai situs aktif atau situs katalitik dimana satu atau dua substrat tertentu dapat diikat. (Apa pun yang biasanya digabungkan dengan enzim disebut substrat).

Semua enzim pernah dianggap sebagai arti protein, tetapi sejak 1980-an kemampuan katalitik dari asam nukleat tertentu, yang disebut ribozim (atau RNA katalitik), telah dibuktikan, menyangkal aksioma ini. Karena masih sedikit yang diketahui tentang fungsi enzimatik RNA, diskusi ini akan berfokus terutama pada enzim protein.

Molekul enzim protein besar terdiri dari satu atau lebih rantai asam amino yang disebut rantai polipeptida. Urutan asam amino menentukan pola lipatan karakteristik struktur protein, yang penting untuk spesifisitas enzim. Jika enzim mengalami perubahan, seperti fluktuasi suhu atau pH, struktur protein dapat kehilangan integritas (perubahan sifat) dan kemampuan enzimatiknya. Denaturasi terkadang, tetapi tidak selalu, dapat dibalik.

Pengertian Enzim Menurut Para Ahli

Adapun definisi enzim menurut para ahli, antara lain:

1. Smith (1997), Pengertian enzim adalah sebagai biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu ciri reaksi kimia organik.
2. Christopher P. Austin, M.D. (2020), Definisi enzim adalah katalis biologis yang biasanya berupa protein tetapi bisa juga berupa RNA. Tujuan katalis adalah meningkatkan kecepatan terjadinya reaksi. Dan ada banyak sekali enzim yang dikodekan oleh genom untuk membuat protein atau RNA yang mempercepat berbagai reaksi kimia untuk melakukan ribuan fungsi berbeda di dalam sel.

2. Klasifikasi enzim

a. Jenis enzim berdasarkan biosintesis 

Berdasarkan biosintesisnya, enzim dibedakan menjadi dua jenis, yaitu enzim konstitutif dan enzim induktif (Lidya dan Djenar, 2000):

1. Enzim konstitutif, yaitu enzim yang selalu tersedia di dalam sel mikroba dalam jumlah yang relatif konstan.
2. Enzim induktif, yaitu enzim yang ada dalam jumlah sel yang tidak tetap, tergantung pada adanya induser. Enzim induktif ini jumlahnya akan bertambah sampai beberapa ribu kali bahkan lebih apabila dalam medium mengandung substrat yang menginduksi, terutama bila substrat penginduksi merupakan satu-satunya sumber karbon.

b. Jenis enzim berdasarkan tempat kerja 

Berdasarkan tempat atau lokasi kerjanya, enzim dapat dibedakan dalam dua jenis, yaitu enzim endoenzim dan enzim eksoenzim (Soedigdo, 1988):

1. Enzim Endoenzim (intraseluler), yaitu enzim yang dihasilkan di dalam sel yaitu pada bagian membran sitoplasma dan melakukan metabolisme di dalam sel. 
2. Enzim Eksoenzim (ekstraseluler), yaitu enzim yang dihasilkan sel kemudian dikeluarkan melalui dinding sel sehingga terdapat bebas dalam media yang mengelilingi sel dan bereaksi memecah bahan organik tanpa tergantung pada sel yang melepaskannya.

c. Jenis enzim berdasarkan reaksi yang dikatalisa 

Berdasarkan reaksi yang dikatalisa, enzim diklasifikasikan menjadi enam kelas utama, dimana masing-masing kelas dibagi lagi ke dalam sub kelas. Berikut adalah klasifikasi enzim secara internasional berdasarkan reaksi yang dikatalisis (Lehninger, 1990):

1. Oksidoreduktase

Enzim ini menyebabkan reaksi oksidasi dan reduksi dan karenanya disebut oksidoreduktase. Dalam reaksi ini, elektron dalam bentuk ion hidrida atau atom hidrogen ditransfer. Ketika substrat dioksidasi, enzim ini bertindak sebagai donor hidrogen. Enzim ini disebut dehidrogenase atau reduktase. Ketika atom oksigen adalah akseptor, enzim ini disebut oksidas

2. Transferase

Enzim ini bertanggung jawab untuk mentransfer gugus fungsi dari satu molekul ke molekul lain. Contoh: alanine aminotransferase yang mengocok gugus alfa-amino antara alanin dan aspartat, dan lain-lain. Beberapa transferase juga mentransfer gugus fosfat antara ATP dan senyawa lain, residu gula untuk membentuk disakarida seperti heksokinase dalam glikolisis.

3. Hidrolase

Enzim ini mengkatalisasi reaksi yang melibatkan proses hidrolisis, memutuskan ikatan tunggal dengan menambahkan air. Beberapa hidrolase berfungsi sebagai enzim pencernaan karena itu dapat memutus ikatan peptida dalam protein.

Hidrolase juga bisa menjadi jenis transferase karena mentransfer molekul air dari satu senyawa ke senyawa lainnya. Contoh: Glukosa-6-fosfatase yang menghilangkan gugus fosfat dari glukosa-6-fosfat, meninggalkan glukosa dan H3PO4.

4. Lyase

Enzim ini mengkatalisasi reaksi di mana gugus fungsi ditambahkan untuk memutus ikatan rangkap dalam molekul atau di mana ikatan rangkap dibentuk oleh penghilangan gugus fungsi. Contohnya saja Piruvat dekarboksilase adalah lyase yang menghilangkan CO2 dari piruvat. Contoh lain termasuk deaminase dan dehidratase.

5. Isomerase

Enzim ini mengkatalisasi reaksi di mana gugus fungsi dipindahkan ke posisi lain dalam molekul yang sama sehingga molekul yang dihasilkan sebenarnya adalah isomer dari molekul sebelumnya. Contohnya saja isomerase triosefosfat dan isomerase fosfoglukosa untuk mengubah glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat.

6. Ligase

Enzim ini melakukan fungsi yang berlawanan dengan hidrolase. Dimana hidrolase memutuskan ikatan dengan menambahkan air, ligase membentuk ikatan dengan menghilangkan komponen air. Ada subclass berbeda dari ligase yang melibatkan sintesis ATP.

3. Struktur enzim

• Apoenzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan merupakan  jenis yang paling mendominasi dari semua struktur enzim yang ada. Sifatnya  labil atau mudah berubah, serta kerjanya dipengaruhi oleh suhu dan pH. Sementara itu, kofaktor merupakan enzim yang tersusun atas senyawa nonprotein.

Struktur enzim terdiri atas sisi aktif, yang merupakan tempat menempelnya substrat atau senyawa yang akan diubah oleh enzim.  Nantinya, substrat ini akan mengalami reaksi kimia oleh enzim membentuk suatu produk atau hasil reaksi.

enzim di dalam tubuh kita tersusun atas dua komponen, yaitu apoenzim dan kofaktor. Gabungan antara apoenzim dan kofaktor dinamakan holoenzim. Lalu, bedanya apoenzim dengan kofaktor itu apa, ya?

• Kofaktor enzim dibedakan menjadi dua, yaitu kofaktor organik, seperti vitamin, flavin, atau hem, dan kofaktor anorganik, seperti ion-ion logam Mg²⁺, Mn²⁺, atau Cu⁺. Ion-ion logam ini berfungsi sebagai pusat katalisis primer, tempat mengikat substrat, dan stabilisator agar enzim tetap aktif.

Berdasarkan kekuatan ikatannya terhadap enzim, kofaktor organik dibedakan lagi menjadi dua, yaitu koenzim dan gugus prostetik. Koenzim adalah gugus yang ikatannya nggak kuat dan mudah untuk didialisis. Tugasnya memindahkan zat kimia dari satu enzim ke enzim lain. Contohnya, FADH, NADH, dan Vitamin B. Sementara itu, gugus prostetik adalah gugus yang terikat kuat pada enzim dan nggak mudah terurai dalam larutan. Contohnya FAD.

4.Sifat enzim

- Sifat fisik enzim, antara lain:

1. Secara fisik enzim bersifat sebagai koloid atau sebagai zat dengan berat molekul tinggi.
2. Enzim dihancurkan atau dinonaktifkan pada suhu di bawah titik didih air.
3. Pada suhu 60 derajat Celcius sebagian besar enzim dalam media cair tidak aktif.
4. Ekstrak enzim yang dikeringkan dapat bertahan pada suhu 100 derajat Celcius hingga 120 derajat Celcius atau bahkan lebih tinggi. Jadi enzim adalah thermos-labile.
5. Selalu ada suhu spesifik aktivitas optimal setiap enzim, yang biasanya berkisar antara 25 derajat Celcius hingga 45 derajat Celcius. Tindakan enzimatik paling tinggi pada 37 derajat Celcius dan enzim menjadi tidak aktif ketika suhu naik di atas 60 derajat Celcius.

- sifat kimia utama enzim, yaitu:

1. Sifat katalitik: Enzim adalah katalis biologis. Sejumlah kecil enzim mengkatalisasi sejumlah besar zat. Artinya, enzim memiliki kemampuan tinggi untuk mengubah substrat dalam jumlah besar menjadi produk. Enzim meningkatkan laju reaksi dan tetap tidak terpengaruh oleh reaksi yang mereka kataliskan.
2. Spesifikasi enzim: Enzim sangat spesifik, yaitu, enzim tertentu dapat mengkatalisasi reaksi tertentu. Misalnya, enzim sukrase hanya dapat mengkatalisis hidrolisis sukrosa.

- Sifat umum enzim, antara lain:

1. Enzim memulai dan mempercepat laju reaksi biokimia.
2. Aktivitas enzim tergantung pada keasaman medium (spesifik pH). Setiap katalis paling aktif pada pH tertentu. Misalnya pH 2 untuk pepsin, pH 8,5 untuk tripsin. Sebagian besar enzim intraseluler berfungsi pada pH mendekati netral.
3. Enzim dapat mempercepat reaksi di kedua arah.
4. Semua enzim memiliki situs aktif yang berpartisipasi dalam reaksi biokimia.
5. Enzim adalah senyawa yang sangat tidak stabil yang kebanyakan larut dalam air, encerkan gliserol, NaCl dan alkohol encer.
6. Enzim bekerja secara aktif pada suhu optimal.
7. Semua enzim adalah protein di alam tetapi semua protein mungkin bukan enzim.
8. Enzim menurunkan energi aktivasi molekul zat sehingga reaksi biokimia dapat berlangsung pada suhu tubuh normal yaitu 37 derajat Celcius.

5.Cara kerja enzim

Untuk setiap reaksi yang terjadi di alam semesta, ada kebutuhan energi. Dalam kasus dimana tidak ada energi aktivasi yang tersedia, katalis berperan penting untuk mengurangi energi aktivasi dan meneruskan reaksi. Ini bekerja pada hewan dan tumbuhan juga. Enzim membantu mengurangi energi aktivasi molekul kompleks dalam reaksi. Langkah-langkah berikut menyederhanakan cara kerja enzim untuk mempercepat reaksi:

• Setiap enzim memiliki ‘situs aktif (active site)’ di mana salah satu molekul substrat dapat berikatan. Dengan demikian, kompleks enzim-substrat terbentuk.
• Molekul enzim-substrat ini sekarang bereaksi dengan substrat kedua untuk membentuk produk dan enzim dibebaskan sebagai produk kedua.

Ada banyak teori yang menjelaskan cara kerja enzim, dua diantaranya yaitu:

Lock and Key Hypothesis (Teori Gembok dan Kunci)

Ini adalah teori aksi enzim yang paling diterima. Teori ini menyatakan bahwa substrat cocok persis dengan situs aktif enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat. Model ini juga menjelaskan mengapa enzim begitu spesifik dalam aksinya karena spesifik untuk molekul substrat.

Induced Fit Hypothesis (Hipotesis Ketepatan Induksi)

Ini mirip dengan hipotesis gembok dan kunci. Dikatakan bahwa bentuk molekul enzim berubah saat ia semakin dekat dengan molekul substrat sedemikian rupa sehingga molekul substrat benar-benar sesuai dengan situs aktif enzim.

6.Peran Enzim dalam Metabolisme

Enzim berperan sebagai katalis biologis yang mempercepat reaksi kimia dalam tubuh tanpa ikut bereaksi atau berubah secara permanen. Dalam metabolisme, enzim sangat penting karena mengatur jalannya reaksi metabolik yang memungkinkan tubuh memperoleh energi, membangun molekul penting, dan mengeluarkan zat sisa.

1. Mengatur dan Mempercepat Reaksi Metabolik

Metabolisme melibatkan reaksi anabolisme (pembentukan molekul) dan katabolisme (pemecahan molekul). Tanpa enzim, reaksi-reaksi ini akan berjalan sangat lambat atau bahkan tidak terjadi.

Contoh:

• Enzim hexokinase dalam glikolisis mengubah glukosa menjadi glukosa-6-fosfat sebagai langkah awal produksi energi.
• Enzim lipase memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol untuk sumber energi.

2. Membantu Sintesis dan Pemecahan Nutrisi

• Sintesis protein → Enzim RNA polimerase membantu sintesis protein dengan menggabungkan asam amino dalam ribosom.
• Pencernaan karbohidrat → Enzim amilase dalam air liur mengubah pati menjadi maltosa.
• Pencernaan lemak → Enzim lipase pankreas menguraikan lemak menjadi asam lemak dan gliserol.

3. Menghasilkan dan Mengatur Energi dalam Tubuh

Metabolisme energi sangat bergantung pada enzim dalam siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif.

• Enzim sitrat sintase → Mengubah asetil-KoA menjadi sitrat dalam siklus Krebs.
• Enzim ATP sintase → Menghasilkan ATP sebagai sumber energi utama tubuh.

4. Membantu Proses Detoksifikasi dan Ekskresi

Enzim membantu tubuh menetralkan zat beracun dan membuang limbah metabolik.

• Enzim katalase → Menguraikan hidrogen peroksida beracun menjadi air dan oksigen.
• Enzim urease → Mengubah amonia menjadi urea untuk dikeluarkan melalui urin.

5. Berperan dalam Sistem Imun

Beberapa enzim bekerja untuk melawan infeksi dan memperbaiki jaringan tubuh.

• Enzim lisozim → Menghancurkan dinding sel bakteri.
• Enzim protease → Menghilangkan protein asing yang masuk ke tubuh.

6. Mengatur Keseimbangan Hormon dan Zat Kimia dalam Tubuh

• Enzim tirosinase → Mengontrol produksi melanin dalam kulit.
• Enzim aromatase → Mengubah hormon testosteron menjadi estrogen.

7.Penghambat Aktivitas Enzim

Penghambat enzim adalah zat atau molekul yang dapat mengurangi atau menghentikan aktivitas enzim dalam suatu reaksi kimia. Penghambatan ini dapat terjadi secara alami dalam tubuh atau disebabkan oleh faktor eksternal seperti obat-obatan dan racun.

Jenis Penghambatan Enzim

1. Penghambatan Kompetitif

Mekanisme:

• Molekul penghambat memiliki struktur yang mirip dengan substrat dan bersaing untuk menempati situs aktif enzim.
• Jika penghambat menempati situs aktif, substrat tidak dapat berikatan, sehingga reaksi melambat atau terhenti.
• Penghambatan ini dapat dikurangi dengan menambah konsentrasi substrat.

Contoh:

• Metanol vs. Etanol pada Alkohol Dehidrogenase → Metanol bersaing dengan etanol dalam enzim alkohol dehidrogenase, sehingga dapat menyebabkan keracunan.

2. Penghambatan Non-Kooperatif (Non-Kompetitif)

Mekanisme:

• Penghambat tidak berikatan di situs aktif, melainkan di situs alosterik (tempat lain pada enzim).
• Hal ini menyebabkan perubahan bentuk enzim, sehingga substrat tidak bisa berikatan dengan efektif.
• Tidak bisa diatasi dengan menambah konsentrasi substrat.

Contoh:

• Ion logam berat (seperti perak dan merkuri) menghambat enzim dengan merusak struktur proteinnya.

3. Penghambatan Unkompetitif

Mekanisme:

• Penghambat hanya bisa berikatan dengan kompleks enzim-substrat.
• Dengan adanya penghambat ini, reaksi menjadi lebih lambat karena substrat tetap terjebak di enzim.

Contoh:

• Pestisida dapat bekerja dengan cara ini terhadap beberapa enzim metabolisme serangga.

4. Penghambatan Irreversibel (Permanen)

Mekanisme:

• Penghambat berikatan secara permanen dengan enzim, sehingga menghancurkan atau menonaktifkan enzim sepenuhnya.
• Biasanya bekerja dengan mengubah struktur kimia enzim.

Contoh:

• Racun sianida menghambat enzim sitolkrom C oksidase, menyebabkan kegagalan produksi ATP dan kematian sel.
• Aspirin menghambat enzim siklooksigenase (COX) yang berperan dalam produksi prostaglandin, sehingga mengurangi peradangan.

8.Faktor yang mempengaruhi Aktivitas Enzim 

Enzim merupakan suatu protein yang memiliki aktivitas katalitik bergantung pada integritas dari strukturnya. Beberapa faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim yaitu (Lehninger, 1990):

1. Temperatur atau Suhu. Aktivitas suatu enzim akan bertambah dengan meningkatnya suhu sampai tercapainya aktivitas optimum. Meningkatnya suhu akan mengakibatkan menurunnya aktivitas dan merusak kesetabilan enzim. 
2. Derajat Keasaman (pH). Perubahan pH lingkungan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam bentuk kompleks enzim-substrat, hal tersebut disebabkan oleh sifat enzim yang dapat membentuk ion positif, ion negatif maupun ion yang bermuatan ganda (zwitter ion). Selain pengaruh struktur ion, enzim pada pH terlalu tinggi dan rendah dapat menurunkan aktivitas yang dimiliki oleh enzim tersebut. 
3. Konsentrasi enzim. Pada enzim-enzim dengan derajat kemurniannya tinggi, terdapat suatu hubungan linear antara jumlah enzim dengan aktivitas pada batas tertentu. Konsentrasi enzim pada umumnya sangat kecil, apabila dibandingkan dengan konsentrasi substrat. Saat konsentrasi enzim meningkat, maka aktivitas enzim bertambah. 
4. Konsentrasi substrat. Kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim dipengaruhi oleh konsentrasi substrat. Pada konsentrasi substrat yang sangat rendah, kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim juga sangat rendah. Sebaliknya, kecepatan reaksi akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi substrat yang mencapai titik tertentu, yaitu titik batas kecepatan reaksi maksimum. Setelah titik batas, enzim menjadi jenuh oleh substratnya, sehingga tidak berfungsi lebih cepat. Pembatas kecepatan enzimatis ini adalah kecepatan penguraian kompleks enzim-substrat menjadi produk dan enzim bebas.
5. Aktivator, inhibitor dan kofaktor. Aktifitas katalitik enzim dapat dipengaruhi oleh aktivator (bahan yang meningkatkan aktivitas enzim) dan inhibitor (bahan menurunkan aktivitas enzim). Berdasarkan kinetikanya, inhibitor dapat dibedakan menjadi inhibitor ireversibel dan reversibel.

9.Kaitan antara Sel dan Enzim

Sel merupakan unit dasar kehidupan yang menjalankan berbagai proses biologis untuk mempertahankan fungsi organisme. Enzim, di sisi lain, adalah katalis biologis yang berperan penting dalam mempercepat reaksi kimia di dalam sel. Hubungan antara sel dan enzim sangat erat, karena tanpa enzim, berbagai reaksi metabolisme dalam sel akan berlangsung sangat lambat atau bahkan tidak terjadi sama sekali.

Peran Enzim dalam Sel

1. Mengontrol Metabolisme Seluler
   • Enzim bertanggung jawab atas berbagai reaksi metabolisme seperti sintesis protein, pemecahan karbohidrat, dan produksi energi dalam mitokondria.
2. Memfasilitasi Reaksi Biokimia
   • Di dalam sel, enzim mempercepat reaksi seperti glikolisis, siklus Krebs, dan fosforilasi oksidatif yang sangat penting dalam produksi ATP.
3. Spesifisitas Reaksi
   • Setiap sel memiliki berbagai jenis enzim dengan fungsi spesifik, seperti enzim amilase dalam pencernaan karbohidrat atau enzim DNA polimerase dalam replikasi DNA.
4. Regulasi Aktivitas Sel
   • Enzim mengatur jalannya reaksi metabolisme melalui mekanisme umpan balik (feedback inhibition), sehingga sel dapat menyesuaikan aktivitasnya sesuai kebutuhan.
5. Detoksifikasi Sel
   • Enzim seperti katalase dan superoksida dismutase membantu melindungi sel dari kerusakan akibat radikal bebas.

Sel tidak dapat berfungsi tanpa enzim, karena hampir semua proses biologis di dalamnya bergantung pada aktivitas enzim. Enzim memastikan bahwa reaksi kimia dalam sel berlangsung dengan cepat dan efisien, sehingga memungkinkan pertumbuhan, perbaikan, serta respons terhadap lingkungan. Dengan demikian, enzim adalah bagian tak terpisahkan dari kehidupan seluler dan keseimbangan metabolisme organisme.

10.Hubungan antara Air Liur dan Enzim

Air liur adalah cairan biologis yang diproduksi oleh kelenjar ludah dan memiliki peran penting dalam proses pencernaan awal serta menjaga kesehatan mulut. Salah satu komponen utama dalam air liur adalah enzim, yang berfungsi untuk memulai pemecahan makanan sebelum masuk ke sistem pencernaan lebih lanjut.

Enzim dalam Air Liur dan Fungsinya

1. Amilase (Ptyalin)
   • Fungsi: Memecah polisakarida (karbohidrat kompleks) seperti pati menjadi maltosa dan dekstrin.
   • Peran: Memulai pencernaan karbohidrat sebelum makanan mencapai lambung.
2. Lipase Lingual
   • Fungsi: Memecah lemak menjadi asam lemak bebas dan gliserol.
   • Peran: Berperan dalam pencernaan lemak, terutama pada bayi yang masih menyusu.
3. Lisozim
   • Fungsi: Memiliki sifat antibakteri, membantu menghancurkan dinding sel bakteri.
   • Peran: Melindungi rongga mulut dari infeksi dan menjaga keseimbangan mikroba.
4. Mucin
   • Fungsi: Membantu melumasi makanan agar lebih mudah dikunyah dan ditelan.
   • Peran: Mempermudah perjalanan makanan melalui kerongkongan.
5. Peroksidase Saliva
   • Fungsi: Melawan bakteri dengan menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen.
   • Peran: Menjaga kesehatan mulut dan gigi.

Pentingnya Enzim dalam Air Liur

• Memulai pencernaan makanan sejak di mulut.
• Membantu melindungi mulut dari infeksi bakteri.
• Memudahkan proses menelan dengan melumasi makanan.

Air liur bukan sekadar cairan dalam mulut, tetapi memiliki peran krusial dalam pencernaan dan perlindungan tubuh, berkat kandungan enzimnya. Enzim dalam air liur seperti amilase, lipase, dan lisozim membantu memecah makanan, melawan bakteri, dan menjaga kesehatan mulut, menjadikannya bagian integral dari sistem pencernaan dan pertahanan tubuh.