5.2 - Enzim

Enzim ialah protein yang memainkan peranan mustahak dalam hampir semua tindak balas biokimia dalam badan kita. Enzim bertindak sebagai mangkin organik yang membantu mempercepat tindak balas yang berlaku dalam tubuh kita. Enzim memerlukan bahan tindak balas yang dipanggil substrat untuk berfungsi. Substrat bergabung dengan enzim pada tapak aktifnya dan membentuk kompleks enzim-substrat.

Rajah 2 - Enzim ialah molekul yang sangat spesifik dalam badan kerana ia hanya akan bergabung dengan substrat yang mempunyai bentuk saling berpelengkap dengan tapak aktifnya. Perhatikan bentuk enzim yang tidak berubah selepas tindak balas berlaku.

Penamaan Enzim

Merujuk kepada The International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB), nama enzim diperoleh berdasarkan nama substrat atau proses tindak balas yang dimangkinkan. Nama enzim diperoleh dengan penambahan akhiran '-ase' pada nama substrat yang dimangkinkan. Contohnya,

• Laktase menghuraikan laktosa
• Penisilinase menjadikan penisilin tidak aktif
• Telomerase menghasilkan telomere
• Peroksidase menghuraikan peroksida
• Asetilkolinesterase memangkinkan hidrolisis aseltilkolin

Namun begitu, bukan semua penamaan enzim mengikut sistem ini. Sesetengah enzim mempunyai nama sebelum penamaan sistematik diperkenalkan seperti tripsin, pepsin dan renin.

Sifat-sifat Umum Enzim

1. Enzim ialah molekul spesifik yang hanya akan bergabung dengan substrat spesifik.
2. Enzim bertindak dengan pantas. Enzim boleh memangkinkan sebanyak 10,000 molekul substrat dalam 1 saat.
3. Enzim hanya diperlukan dalam kuantiti yang kecil dalam sesuatu tindak balas. Ia boleh digunakan semula selepas setiap tindak balas.
4. Enzim mengekalkan strukturnya selepas tindak balas.
5. Enzim merupakan mangkin biologi yang mempercepatkan kadar tindak balas.
6. Kebanyakan tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim adalah tindak balas berbalik.
7. Enzim boleh dihentikan atau dimusnahkan oleh perencat seperti logam berat (plumbum atau merkuri).
8. Sesetengah enzim memerlukan kofaktor untuk berfungsi dengan lebih berkesan seperti vitamin B atau ion magnesium.

Enzim Intrasel dan Enzim Ekstrasel

Enzim-enzim boleh berfungi dalam dan di luar sel. Enzim intrasel merupakan enzim yang dihasilkan untuk berfungsi di dalam sel. Enzim ini terlibat dalam proses metabolisme seperti glikolisis dan fotosintesis. Enzim ekstrasel pula merupakan enzim yang dirembes keluar dari sel dan berfungsi di luar sel. Contohnya, enzim pankreas yang dihasilkan oleh pankreas digunakan untuk proses pencernaan makanan di duodenum. Proses penghasilan enzim boleh dilihat di rajah bawah (Rajah 3).

Rajah 3 - 1. Proses sintesis protein berlaku di ribosom. 2. Protein yang telah disintesis bergerak melalui lumen dan sampai di hujung jalinan endoplasma kasar. Hujung membran tersebut membentuk tunas yang menggenting untuk menghasilkan vesikel angkutan. 3. Vesikel angkutan membawa protein yang disintesis it uke jasad Golgi. Vesikel itu bercantum dengan jasad Golgi dan melepaskan protein untuk diubah suai. 4. Protein diubah suai menjadi enzim dan dirembes dalam vesikel rembesan yang terbentuk di hujung jasad Golgi. 5. Vesikel rembesan bergerak ke membran plasma dan bercantum dengannya untuk merembeskan enzim ke luar sel.

Mekanisme Tindakan Enzim

Enzim merupakan molekul bentuk tiga dimensi dengan konfigurasi tertentu. Bahagian enzim yang bergabung dengan substrat dikenali sebagai tapak aktif. Tapak aktif ini sangat spesifik, maksudnya ia hanya akan bergabung dengan substrat yang saling berpelengkap. Substrat mesti dimasukkan dengan sempurna untuk proses pemangkinan. Penggabungan spesifik ini boleh dijelaskan dalam hipotesis mangga dan kunci.

Rajah 4 - Hipotesis mangga dan kunci menggambarkan enzim adalah spesifik. Sama seperti kunci dan mangga, hanya sebentuk kunci yang spesifik dapat dimasukkan ke dalam mangga untuk dibuka. 1. Hanya substrat yang spesifik akan bergabung dengan tapak aktif enzim. 2. Penggabungan substrat dengan enzim membentuk kompleks enzim-substrat. 3. Produk meninggalkan tapak aktif enzim. Enzim boleh bergabung dengan substrat lain.

Rajah 5 - Semua proses mempunyai satu tenaga ambang yang mesti diatasi untuk menggerakkan proses tersebut. Dengan kehadiran enzim, tenaga pengaktifan telah direndahkan. Ini bermaksud proses tindak balas boleh bermula pada kadar yang lebih cepat berbanding dengan tindak balas tanpa kehadiran enzim.

Mekanisme Tindakan Enzim dan Perubahan Faktor

Terdapat empat faktor utama yang boleh mempengaruhi mekanisme tindakan enzim.

Suhu

• Apabila suhu meningkat, kadar tindak balas juga akan meningkat.
• Tenaga kinetik molekul substrat dan enzim meningkat.
• Frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dan enzim meningkat, lebih banyak hasil tindak balas.
• Namun begitu, apabila suhu terus meningkat, enzim ternyahasil kerana ikatan kimia dalam molekul terputus. Ini menyebabkan tindak balas berkurang dan akhirnya berhenti.

Rajah 6 - Setiap kenaikan suhu sebanyak 10°C akan meningkatkan kadar tindak balas sebanyak dua kali ganda. Pada suhu optimum, kadar tindak balas enzim adalah tertinggi. Kebanyakan enzim di dalam badan kita berfungsi optimum pada suhu 37°C, iaitu suhu badan kita.

pH

• Enzim berbeza mempunyai aktiviti pH optimum yang berbeza.
• Enzim pepsin bertindak pada pH optimum dalam julat 1.5 hingga 3.5.
• Enzim amilase bertindak optimum pada pH 6.8.
• Enzim tripsin pula bertindak optimum pada pH sekitar 8.5.

Rajah 7 - pH larutan persekitaran boleh mempengaruhi aktiviti enzim. Enzim ternyahasil mudah berlaku kalau pH optimum tidak dicapai.

Kepekatan substrat

• Apabila kepekatan substrat meningkat, kadar tindak balas juga meningkat.
• Lebih banyak frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dan enzim, lebih banyak kompleks enzim-substrat, lebih banyak hasil tindak balas terbentuk.
• Namun begitu, semua tapak aktif enzim tepu dengan substrat apabila kepekatan substrat terus meningkat.
• Kepekatan enzim menjadi faktor pengehad.

Rajah 8 - Pada tahap maksimum, semua tapak aktif enzim tepu dengan molekul substrat. Pada masa ini, enzim dikatakan telah mengehadkan kadar tindak balas. Oleh itu, kalau kepekatan enzim boleh ditingkatkan, kadar tindak balas juga akan meningkat.

Kepekatan enzim

• Apabila kepekatan enzim meningkat, kadar tindak balas juga meningkat.
• Lebih banyak frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dan enzim, lebih banyak kompleks enzim-substrat, lebih banyak hasil tindak balas terbentuk.
• Namun begitu, kadar tindak balas mencapai tahap maksimumnya apabila kepekatan enzim terus meningkat.
• Kepekatan enzim menjadi faktor pengehad.

Rajah 9 - Apabila kepekatan enzim meningkat sebanyak dua kali ganda, kadar tindak balas juga meningkat sebanyak dua kali ganda. Pada satu ketika, semua substrat sudah terikat dengan enzim. Molekul substrat dikatakan terhad. Hanya menambah lebih banyak substrat akan meningkatkan lagi kadar tindak balas.