Upload
dany-cahyo-hermawan
View
530
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
A. ENZIM SELLULASE
1. Pengertian Sellulosa
Selulosa adalah senyawa organik dengan rumus ( C6H10O5)n, sebuah
polisakarida terdiri dari rantai linear dari beberapa ratus hingga lebih dari
sepuluh ribu β (1 → 4) terkait D-glukosa unit.
Selulosa adalah komponen struktural utama dinding sel dari tanaman
hijau, banyak bentuk ganggang dan Oomycetes. Beberapa spesies bakteri
mengeluarkan untuk membentuk biofilm. Selulosa adalah senyawa organik
yang paling umum di Bumi. Sekitar 33% dari semua materi tanaman adalah
selulosa (isi selulosa dari kapas serat adalah 90%, yang dari kayu adalah 40-
50% dan kering rami adalah sekitar 75%).
2. Enzim Selulase
Selulase merupakan sub bagian dari enzim yang bereaksi secara
hidrolisis. Enzim ini diproduksi terutama oleh jamur , bakteri dan protozoa
yang mengkatalisis cellulolysis (yaitu hidrolisis dari selulosa). Namun, ada
juga selulase yang dihasilkan oleh beberapa jenis lainnya dari organisme,
seperti beberapa rayap dan simbion usus mikroba rayap lainnya. Beberapa
selulase diketahui, yang berbeda secara struktural dan mechanistically.
3. Enzim Sellulase sebagai Materi
Enzim merupakan senyawa organik berupa protein yang berfungsi
sebagai katalis, sehingga disebut juga biokatalisator. Enzim tersusun dari
berbagai asam amino yang membentuk ikatan peptida sehingga enzim disebut
juga sebagai protein. Semua enzim ini diidentifikasi dengan penambahan
1 | b i o r e g u l a t o r
akhiran –ase pada nama substansi atau substrat yang dikatalisisnya. Enzim
sellulase merupakan salah satu sub kelas dari enzim hidrolase.
Enzim sellulase adalah sub kelas dari enzim hirolase yang mengkatalisis
reaksi pemecahan selulosa menjadi selubilosa. Sedangkan enzim hidrolase
sendiri merupakan enzim yang mengkatalis penguraian suatu zat dengan
menggunakan air (proses hidrolisis). Di sini enzim sellulase bereaksi dengan
menggunakan substar dengan bantuan air.
Enzim sellulase memiliki pH optimum sekitar 4,2 – 5,2 yang berada pada
saat reaksi berlangsung. Enzim sellulase ini mempunyai berat molekul 52,00
gram/mol. memiliki suhu optimum 40-50 0C.
Sisi aktif dari enzim selulase
Sisi aktif merupakan suatu protein yang tersusun oleh asam amino
dimana gugus aktif yang nantinya akan menjadi tempat melekatnya substrat.
Pada selulase sisi aktifnya ialah asam aspartat dan asam glutamat. Perbedaan
dari kedua sisi aktif diatas terletak pada nilai pKa antara aspartat dan glutamat.
Kedua sisi aktif ini akan bekerja secara bersamaan dalam mekanisme reaksi.
Bagian sisi aktif yang bereaksi merupakan gugus fungsi dari setiap bagian
gugus fungsi tersebut. Suhu yang digunakan pada saat maksimum dapat
mengubah bentuk struktur sehingga dapat bereaksi.
2 | b i o r e g u l a t o r
aspartat glutamat
2. Enzim sebagai katalis
Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai biokatalisator untuk
mengarahkan jalannya suatu reaksi, tanpa enzim reaksi tersebut tidak mungkin
terjadi. Enzim tidak mengubah titik kesetimbangan reaksi yang dikatalisnya,
enzim juga tidak habis pakai atau dirubah secara permanen oleh reaksi-reaksi
ini.
Enzim bekerja sangat spesifik hal ini karena enzim hanya dapat
mengkatalis satu reaksi saja. Oleh karena itu untuk enzim selulase berfungsi
untuk menkatalis selulosa menjadi selobiosa.
Enzim hanya bereaksi pada suhu dan pH yang maksimum ketika pada
kondisi itu substrat akan berkontraksi sehingga pada kondisi yang maksimum
enzim itu akan bereaksi sesuai mekanisme yang akan berlangsung. Pada pH
optimum sisi aktif enzim tersebut akan aktif sehingga elektron yang berada di
dalam dan di luar tidak stabil sehingga akan bereaksi.
3. Mekanisme Reaksi
Enzim memiliki kekhasan dalam mengenali dan mengikat substrat,
karena enzim memiliki sisi aktif yang digunakan untuk mengikat substrat, sisi
aktif yang dimiliki enzim sangat spesifik. Enzim selulase memiliki gugus aktif
--COOH yang merupakan gugus aktif dari asam amino jenis aspartat dan juga
--COOH yang merupakan gugus aktif dari asam glutamat. Kedua gugus aktif
yang terdapat dalam enzim selulase bekerja secara sinergi dalam memutus
ikatan glikoksida dalam selulosa.
Proses hidrolisis selulosa oleh enzim selulase ketika suhu dan pH
optimum terjadi konformasi pada sturktur enzim dimana gugus aktif yang
berada di dalam enzim berputar sehingga berada diluar, akibatnya terjadi
interaksi antara enzim dengan substrat
3 | b i o r e g u l a t o r
sehingga terjadi gaya tarik menarik antara enzim menyebabkan ikatan
glikosida pada substrat putus. Gaya tarik menarik pada ikatan glikosidik pada
substrat oleh asam amino yang melibatkan kedua gugus –COOH dari asam
aspartat maupun gugus –COOH dari asam glutamat pada sisi aktif enzim Pada
saat terjadi pemutusan ikatan glikosida, terjadi pula perpindahan elektron ke
gugus yang membawa oksigen. Elektron tersebut digunakan untuk berikatan
dengan hidrogen pada sisi aktif enzim . kemudian terdapat enzim lain yang
menyerang ikatan antara substrat dengan oksigen,sehingga substrat berikatan
dengan 2 atom oksigen.
Pada keadaan tersebut untuk memutus ikatan, perlu dilakukan
protonasi dahulu karena gugus OH- bukan merupakan gugus pergi yang baik
sehingga diubah menjadi H2O. Kemudian molekul H2O berperan sebagai
nukleofil masuk ke dalam senyawa intermediet dalam larutan.
Masuknya H2O menyebabkan ikatan enzim intetrmediet dalam larutan
intermediet lepas dan terbentuk glukosa sebagai hasil akhir.
4 | b i o r e g u l a t o r
Mekanisme secara lengkap sbagai berikut :
Faktor –faktor yang mempengaruhi kerja enzim
a) Suhu
Enzim adalah suatu protein yang dapat terdenaturasi. Kebanyakan enzim rusak
pada suhu diatas 50°C. Reaksi kimia akan meningkat 2 kali lipat dengan kenaikan
suhu sebesar 10°C.kenaikan suhu diatas 50°C tidak dapat meningkatkan reaksi yang
dikatalisis karena enzim tersebut rusak sehinga tidak dapat bekerja. Dan apabila pada
suhu rendah enzim tidak mengalami kerusakan tetapi nonaktif. Untuk enzim selulase
suhu optimum yaitu 40 - 50 ° C.
5 | b i o r e g u l a t o r
Peningakatan suhu yang ekstrim dapat menyebabkan atom-atom penyusun
enzim bergetar sehingga ikatan hidrogen terputus dan enzim menjadi terdenaturasi.
Denaturasi merupakan rusaknya dari enzim ketika suhu maksimum yang kemudian
menurunkan aktivasi.
b) pH
Derajat keasaman (pH) juga mempengaruhi kerja enzim. Suatu enzim memiliki
pH optimumnya masing-masing, sehingga jika suatu enzim bekerja tidak pada suhu
optimum tersebut maka kerjanya akan menurun bahkan enzim tersebut non aktif.
Enzim bersifat nonaktif ketika berada dalam keadaan asam kuat atau bas kuat. Untuk
enzim selulase pH optimumnya berada pada antara 4,2 - 5,2.
c) Konsentrasi enzim dan substrat
Jumlah enzim menentukan lamanya waktu yang digunakan untuk mencapai
kesetimbangan. Bila menggunakan enzim yang masih murni dan belum rusak
6 | b i o r e g u l a t o r
Temperature / °C
Kec
epat
an R
eak
si
Enzyme activity
kemungkinan aktivitas enzim berbanding lurus dengan konsentrasi enzimnya (pada
saat itu disebut kecepatan sesaat).
Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh konsentrasi substratnya. Apabila
konsentrasi substratnya di naikkan sedangkan faktor-faktor lainnya tetap, maka
aktivitas enzim tersebut akan naik sampai suat batas optimum. Jika masih tetap
diberikan konsentrasi subsrat yang diberikan maka tidak akan ada hasil yang
diperoleh. Hal ini dikarenakan pembentukan kompleks enzim telah selesai, jadi
aktivitas enzim maksimal akan tercapai apabila seluruh enzim yang ada dapat
digunakan.
7 | b i o r e g u l a t o r
Konsentrasi Enzim
Reaction
velocity
Kece
pata
n Re
aksi
d) Inhibitor
Inhibitor atau penghambat suat enzim adalah suat senyawa atau zat yang dapat
menghambat kerja enzim. Inhibitor dibagi menjadi 2, yaitu inhibitor kompetitif dan
nonkompetitif.
1. Inhibitor kompetitif
Molekul penghambat yang bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi
aktif enzim. Struktur inhibitor mirip dengan struktur subsrat, namun stelah inhibitor
menempati sisi aktif tidak segera membentuk enzim bebas dan zat hasil. Dengan
adanya inhibitor jumlah enzim atau kompleks enzim substrat menjadi berkurang.
2. Inhibitor nonkompetitif
Molekul penghambat enzim yang bekerja dengan cara meletakkan diri pada
luar sisi aktif enzim yang agak jauh dari lokasi aktif sehinngga struktur lokasi aktif
berubah. Karena perubahan struktur lokasi aktif ini, substrat tidak dapat masuk.
Akhirnya peran enzim sebagai katalisator tidak sempurna.
3. Kinetika Reaksi
Suatu enzim (E) akan bergabung dengan substratnya (S) dalam reaksi
reversible untuk membentuk kompleks enzim – substrat (ES) secara tepat. Kompleks
enzim substrat ini akan terurai menghasilkan produk (P) dan enzim (E) kembali.
8 | b i o r e g u l a t o r
S + E SE P + E
kinetika reaksinya adalah
Hg menghambat selulase sepenuhnya sedangkan Mn, Ag, Cu, dan Zn ion
hanya sebagian.
S + IE no reaction
Tidak adanya reaksi disebabkan karena Hg merupakan logam berat sehingga
ketika berikatan sulit untuk dilepaskan.
9 | b i o r e g u l a t o r
DAFTAR PUSTAKA
Anonimus. 2012. http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC3/7/1/40.html.
Diakses pada 24 September 2012.
Anonimus. 2007. file:///D|/E-Learning/Biokimia/Textbook/bahan_ajar.html (171
of 172). Diakses pada 23 September 2012.
Anonimus. 2012. http://27.123.194.35/search/srpcache?ei=UTF8&p=
Celulase + wikipedia&rd=r1&fr=sfp&u=. Diakses 24/09/1021.
10 | b i o r e g u l a t o r