ENZIM DAN SUBSTRAT

dunia bakteri. Enzim adalah suatu molekul protein yang mengkatalisis reaksi kimia di salam tubuh tanpa mengalami perubahan secara kimiawi. Substrat adalah suatu reaktan dalam reaksi katalisa. Enzim mengatur metabolism dengan ikut serta pada hampir semua fungsi sel. Setiap enzim bersifat spesifik bagi substrat yang diubahnya menjadi suatu produk tertentu. Pada dasarnya terdapat ribuan enzim yang berlainan, tetapi hanya beberapa yang secara rutin diperiksa untuk diagnosis klinis (Bais, 2008; Sacher, 2002)

Semua enzim adalah protein, mempunyai struktur yang kompleks dengan berat molekul antara 13.000 sampai 500.000 Dalton, terdiri dari karbon, oksigen, nitrogen dan sulfur. (Hohnadel, 2005)

Enzim umunya terdapat di dalam sel jaringan tubuh. Adanya peningkatan jumlah suatu enzim dalam serum atau plasma umumnya merupakan konsekuensi dari cidera sel sehingga molekul – molekul intrasel dapat lolos keluar. Dengan demikian, jumlah enzim yang sangat berlebihan dalam serum digunakan secara klinis sebagai bukti adanya kerusakan organ. Enzim – enzim sel yang dibebaskan ke dalam sirkulasi tidak memiliki fungsi fisiologik di sana dan secara bertahap dibersihkan melalui rute eksresi normal (Baiz, 2008; Sacher, 2002)

Tabel 1. Klasifikasi Enzim di dalam darah (Moss dan Handerson, 1996)

Secara historis, enzim dikenali berdasarkan nama substrat atau gugus di mana enzim bekerja dan kemudian ditambahkan akhiran-ase. Beberapa enzim pada mulanya diberi nama berdasarkan gugus fungsinya seperti lactate dehydrogenase, tetapi beberapa enzim juga diberi nama berdasarkan tipe substrat yang bereaksi bersamanya, seperti urease menghidrolisis urea, lipase menghidrolisis lipid dan fosfatase bekerja pada fosfat organik (Hohnadel, 2003; Sacher, 2003)

Kaidah sistematik pemberian nama enzim dikembangkan oleh Enzym Commission (EC) dari International Union of Biochemistry (IUB). Semua enzim di masukkan ke dalam salah satu dari enam golongan, yang ditandai dengan tipe reaksi yang di katalisisnya (Hohnadel, 2003; Sacher, 2002; Pincus et al, 1996)

1)      Oksidoreduktase

2)      Transferase

3)      Hidrolase

4)      Lyase

5)      Isomerase dan

6)      Ligase

Disamping itu, cara yang umum dan mudah adalah dengan menggunakan singkatan huruf besar untuk nama-nama enzim tertentu, seperti ALT untuk alanin aminotransferase, AST untuk aspartat aminotransferase, LD untuk laktat dehidrogenase, dan CK untuk kreatinin kinase.

Prinsip Dasar

Enzim Sebagai protein

Semua molekul enzim memiliki karakteristik protein struktur primer, sekunder, tersier dan kuartener Aktifitas katalitik dari sebuah molekul enzim umumnya tergantung pada kepaduan strukturnya. Setiap terjadi gangguan pada struktur juga disertai dengan kehilangan aktivitas, proses ini dikenal sebagai proses denaturasi. Jika proses denaturasi berlangsung minimal, maka reaksi bisa berbalik dengan pemulihan aktivitas enzim setelah zat pendenaturasi dihilangkan. Akan tetapi, denaturasi yang lama menghasilkan kehilangan aktivitas yang ireversibel (tidak dapat balik). Hal – hal yang dapat menyebabkan denaturasi antara lain :

1. Suhu yang meningkat. Inaktivasi kebanyakan enzim oleh panas terjadi pada suhu kamar dan pada kebanyakan kasus terjdi dengan cepat pada suhu sekitar 60^oC, kecuali enzim polimerase yang tetap mempertahankan aktifitasnya pada suhu sampai 90^oC. Dengan demikian suhu rendah digunakan untuk melindungi aktifitas enzim, khususnya dalam larutan cair, seperti serum. 
2.  pH ekstrim. pH ekstrim juga menyebabkan terbukanya struktur molekul enzim dan harus dihindari pada saat mempersiapkan sampel – sampel enzim.
3. Penambahan zat kimia. Penambahan zat kimia, seperti urea dan senyawa terkai, merusak ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik sehingga keterpaparan enzim terhadap larutan reagen ini menyebabkan inaktivasi enzim.

Isoenzim adalah bentuk multipel suatu enzim yang memiliki kemampuan untuk mengkatalisis reaksi karakteristik enzim tetapi berbeda strukturnya karena mereka ditandai oleh gen struktur yang berbeda. Varian enzim ini dapat terjadi dalam satu organ atau bahkan dalam tipe sel tertentu. Perbedaan struktur bentuk multipel suatu enzim memberikan perbedaan dalam sifat psikokimia seperti (1) mobilitas elektroforetik, (2) resistensi terhadap penonaktifan dan (3) kelarutan, atau dalam perbedaan karakteristik katalitik, seperti rasio reaksi dengan analog – analog substrat atau respon terhadap inhibitor. Metode – metode analisis isoenzim telah dirancang untuk mengamati berbagai sifat struktural dan karakteristik dari molekul enzim.

Enzim sebagai katalis

Katalis adalah suatu zat yang meningkatkan laju reaksi kimia tertentu tanpa terpakai atau berubah secara permanen. Enzim adalah katalis protein yang alami. Hampir semua reaksi kimia yang terjadi pada benda hidup dikatalisis oleh enzim tertentu. Sehingga kehidupan itu sendiri dianggap sebagai serangkaian reaksi enzimatis terpadu dan beberapa penyakit dianggap sebagai perombakan pola normal metabolisme.

Secara biologis, sejumlah molekul enzim tertentu mengkonversi banyak molekul substrat menjadi produk dalam waktu yang singkat. Dengan demikian, jumlah enzim yang meninggkat dalam aliran darah mudah dideteksi, walaupun jumlah protein enzim yang dilepaskan dari sel-sel yang rusak cukup kecil jika dibandingkan dengan kadar total protein nonenzimatis dalam darah, sehingga enzim tertentu dikenali berdasarkan efek karakteristiknya terhadap reaksi kimia tertentu dibanding keberadaan protein lain yang berlebih.

Interaksi antara enzim dan substratnya melibatkan kombinasi salah satu molekul enzim dengan salah satu molekul substrat (atau dua, untuk reaksi dua substrat). Reaksinya melibatkan perlekatan molekul substrat ke daerah molekul enzim tertentu, yakni pusat aktifnya. Berbagai gugus yang penting dalam pengikatan substrat terjadi. Komposisi dan penataan pusat aktif juga menjadi dasar untuk spesifisitas sebuah enzim.

Tempat aktif dari sebuah enzim akan berbeda-beda antara enzim tetapi secara umum :

1. Tempat aktif dari sebuah enzim relatif kecil dibanding total volume molekul enzim karena strukturnya bisa mengandung kurang lebih 5% dari total asam amino dalam molekul.
2. Tempat aktif dari enzim adalah struktur-dtruktur tiga-dimensi yang terbentuk sebagai akibat dari struktur tersier protein. Ini dihasilkan dari asam amino dan ko-faktor dalam tempat aktif sebuah enzim yang terstruktur secara spasial dalam hubungan tiga-dimensi jika ditinjau satu sama lain dan struktur molekul substrat. 
3. Biasanya, tarik – menarik antara molekul enzim dan molekul substratnya merupakan sebuah ikatan non-kovalen. Gaya fisik yang digunakan dalam tipe ikatan ini mencakup (1) ikatan hidrogen, (2) interaksi elektrostatik dan hidrofobik, dan (3) gaya Van der Waals.
4. Tempat aktif dari enzim biasanya terdapat pada bagian tengah dan celah dalam protein. Ini menolak banyak pelarut dan mengurangi aktivitas katalitik dari enzim. 

  Enzim yang penting dalam diagnostik

Kunci pada enzimologi diagnostik adalah ketrkaitan suatu enzim dengan organ yang mengandung sel-sel yang kaya akan enzim tersebut. Contohnya keterkaitan organ tersebut adalah amylase dengan pancreas dan alanin aminotransferase (ALT/SGPT) denga  hati. Walaupun enzim-enzim ini tidak semata-mata terbatas di organ-organ tersebut, namun enzim-enzim ini bermanfaat untuk menegakkan diagnosis, dengan latar belakang gambaran klinis pasien (Sacher, 2002)

Tabel 2. Distribusi Enzim yang penting dalam diagnosis (Moss dan Handerson, 1996)

Source : Dunia Bakteri