Pengertian Enzim pada Tubuh Manusia

 

Enzim adalah katalis biologis sangat efisien dan sangat spesifik. Bahkan, tubuh manusia tidak akan ada tanpa enzim karena reaksi kimia yang dibutuhkan untuk menjaga tubuh hanya tidak akan terjadi cukup cepat.

Pikirkan tentang soda Anda minum saat yang lalu sebelum memukul buku. Gula dalam soda itu dikonversi menjadi CO 2, H 2 O, dan energi kimia dalam hitungan detik diserap oleh sel-sel Anda, dan energi kimia ini memungkinkan Anda untuk melihat, berpikir, dan bergerak. Namun, 2,2 kilogram (5 pon) kantong gula dalam lemari dapur Anda bisa duduk selama bertahun-tahun dan masih belum dikonversi menjadi CO 2 dan H 2 O. Reaksi bersih (glukosa 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O) adalah sama dalam kedua kasus, dan kedua jalur yang termodinamika menguntungkan. Namun, tubuh manusia kecepatan reaksi keseluruhan melalui serangkaian langkah-langkah enzim-dimediasi. Kuncinya adalah pada kekuatan katalitik enzim untuk mendorong reaksi pada skala waktu yang dibutuhkan untuk mencerna makanan, menyampaikan sinyal melalui sistem saraf, dan otot kontrak.

Bagaimana enzim melakukan apa yang mereka lakukan? Mereka menciptakan lingkungan untuk membuat reaksi penuh semangat lebih menguntungkan. Lingkungan ini, situs aktif, biasanya saku atau alur yang dilapisi dengan asam amino yang timnya rantai mengikat substrat (seperti gula) dan bantuan dalam transformasi kimia untuk produk. Oleh karena itu, asam amino yang membentuk situs aktif memberikan kekhususan substrat mengikat dan lingkungan kimia yang tepat sehingga reaksi terjadi lebih cepat daripada seharusnya.

Enzim adalah pusat untuk setiap proses biokimia yang terjadi dalam tubuh. Kebanyakan enzim adalah protein. Ada pengecualian, namun. Misalnya, ada katalitik asam ribonukleat (RNA) molekul yang disebut ribozim yang terlibat dalam pengolahan RNA, dan, pada tahun 1994, enzim DNA pertama direkayasa. Meskipun tidak ada deoxyribozymes alami telah diidentifikasi, enzim DNA laboratorium yang dihasilkan ini sedang dikembangkan sebagai agen terapi untuk melawan penyakit infeksi dan kanker.

Semua enzim ditandai dengan memiliki tingkat tinggi spesifisitas untuk substrat mereka, dan mereka mempercepat laju reaksi kimia sangat, sering dengan faktor satu juta kali atau lebih. Kebanyakan enzim berfungsi dalam lingkungan selular pada kondisi ringan suhu, pH, dan garam. Ada beberapa katalis nonbiological yang bisa begitu efisien dalam jenis lingkungan.

Enzim memainkan peran penting dalam kehidupan sehari-hari. Banyak kelainan genetik diwariskan (diabetes, penyakit Tay-Sachs) terjadi karena ada kekurangan atau total tidak adanya satu atau lebih enzim. Kondisi penyakit lain (kanker) hasil karena ada aktivitas yang berlebihan dari satu atau lebih enzim. Tes medis rutin memantau aktivitas enzim dalam darah, dan banyak obat resep (penisilin, metotreksat) mengerahkan efek mereka melalui interaksi dengan enzim. Enzim dan inhibitor mereka dapat menjadi alat penting dalam kedokteran, pertanian, dan ilmu makanan.

Situs aktif adalah alur atau saku pada permukaan enzim, di mana substrat (di sini, sebuah molekul glukosa) mengikat dan mengalami reaksi.

Empat Fitur umum Enzim

Enzim menunjukkan empat karakteristik mendasar. Pertama, enzim tidak membuat reaksi terjadi yang tidak akan terjadi dengan sendirinya, mereka hanya membuat hal itu terjadi lebih cepat. Kedua, molekul enzim tidak permanen diubah oleh reaksi. Ini dapat diubah secara sementara, namun enzim pada akhir reaksi adalah molekul yang sama itu di awal. Oleh karena itu, molekul enzim tunggal dapat digunakan berulang-ulang untuk mengkatalisis reaksi yang sama. Ketiga, enzim dapat mengkatalisis baik maju dan reaksi balik. Satu arah mungkin lebih menguntungkan daripada yang lain, tetapi arah yang tidak menguntungkan reaksi dapat terjadi. Keempat, enzim yang sangat spesifik untuk substrat mereka mengikat, yang berarti mereka mengkatalisis satu reaksi.

Bagaimana Enzim Kerja

Pengertian Enzim pada Tubuh Manusia

Lihatlah Gambar 2. Perhatikan bahwa glukosa (C 6 H 12 O 6) dengan adanya oksigen (O 2 6) akan menghasilkan karbon dioksida (CO 2 6) dan air (6 H O 2). Reaksi maju dari glukosa ke puncak bukit energi untuk karbon dioksida dan air di dasar penuh semangat menguntungkan, seperti yang ditunjukkan oleh “downhill” posisi produk. Karena energi yang dilepaskan, urutan reaksi maju disebut eksergonik. Sebaliknya, untuk mensintesis glukosa dari CO 2 dan H 2 O membutuhkan masukan energi untuk mengatasi bukit energi dan mendorong reaksi secara terbalik; Oleh karena itu, sintesis glukosa disebut endergonik.

Setiap reaksi biokimia melibatkan kedua melanggar obligasi dan obligasi membentuk. Molekul-molekul reaktan atau substrat harus menyerap energi yang cukup dari lingkungan mereka untuk memulai reaksi dengan memecah ikatan dalam molekul reaktan. Investasi energi awal ini disebut energi aktivasi. Energi aktivasi diwakili oleh bagian menanjak grafik dengan kandungan energi dari reaktan meningkat. Ini adalah puncak dari puncak bukit ini yang diturunkan oleh enzim. Di puncak bukit energik, reaktan berada dalam kondisi yang tidak stabil yang dikenal sebagai keadaan transisi. Pada sesaat ini, molekul yang berenergi dan poised untuk reaksi terjadi. Sebagai molekul menetap pengaturan ikatan baru mereka, energi dilepaskan ke lingkungan (bagian menurun dari kurva). Pada puncak bukit energi, reaksi dapat terjadi baik dalam maju atau arah sebaliknya.

Lihat kembali Gambar 2. Produk CO 2 dan H 2 O dapat terbentuk secara spontan atau melalui serangkaian reaksi enzim-dikatalisasi dalam sel. Enzim apa lakukan untuk mempercepat reaksi adalah untuk menurunkan penghalang aktivasi energi (green) untuk memungkinkan negara transisi yang akan dicapai lebih cepat. Apa yang istimewa tentang situs aktif yang memungkinkan untuk mencapai tujuan ini? Beberapa mekanisme yang terlibat.

Proximity Effect. Molekul substrat bertabrakan jarang ketika konsentrasi mereka rendah. Situs aktif membawa reaktan bersama untuk tabrakan. Konsentrasi efektif reaktan meningkat secara signifikan di situs aktif dan nikmat pembentukan negara transisi.

Orientasi Efek. Tabrakan substrat dalam solusi yang acak dan cenderung menjadi orientasi khusus yang mempromosikan pendekatan ke keadaan transisi. Asam amino yang membentuk situs aktif memainkan peran penting dalam orientasi substrat. Interaksi substrat dengan rantai ini samping asam amino tertentu mempromosikan ketegangan sehingga sebagian obligasi lebih mudah untuk istirahat dan dengan demikian obligasi baru bisa terwujud.

Promosi Reaksi Asam-Basa. Bagi banyak enzim, asam amino yang membentuk situs aktif memiliki rantai sisi fungsional yang siap untuk menyumbangkan atau menerima ion hidrogen dari substrat. Hilangnya atau penambahan porsi (H) dapat menggoyahkan ikatan kovalen dalam substrat untuk memudahkan obligasi untuk istirahat. Hidrolisis dan elektron transfer juga bekerja dengan mekanisme ini.

Pengecualian Air. Sebagian besar situs aktif diasingkan dan agak hidrofobik untuk menyingkirkan air. Lingkungan nonpolar ini dapat menurunkan energi aktivasi untuk reaksi tertentu. Selain itu, substrat mengikat enzim dimediasi oleh banyak interaksi nonkovalen lemah. Adanya air dengan substrat benar-benar dapat mengganggu interaksi ini dalam banyak kasus.

Enzim dapat menggunakan satu atau lebih dari mekanisme ini untuk menghasilkan strain yang diperlukan untuk mengkonversi substrat untuk keadaan transisi mereka. Enzim mempercepat laju reaksi dengan menurunkan jumlah energi aktivasi yang diperlukan untuk mencapai keadaan transisi, yang selalu menjadi langkah yang paling sulit dalam reaksi.

Ide-ide pertama tentang substrat mengikat ke situs aktif enzim didasarkan pada model kunci dan kunci, dengan situs aktif menjadi lubang kunci dan substrat menjadi kunci. Ketika substrat yang tepat masuk ke situs aktif, katalis terjadi karena substrat sempurna melengkapi situs aktif. Model ini dijelaskan beberapa enzim, tetapi tidak semua. Bagi orang lain, mengarah ke konformasi, atau perubahan bentuk, di sisi aktif enzim mengikat untuk meningkatkan kerusakan obligasi dan formasi yang diperlukan untuk mencapai keadaan transisi. Dalam kedua model, situs aktif memberikan cocok ketat untuk keadaan transisi, dan substrat yang ditarik ke konfigurasi keadaan transisi sebagai hasilnya.