Enzim: Apa itu? & Bagaimana cara kerjanya?

Setiap saat, tanpa pemikiran sadar dari Anda, triliunan sel dalam tubuh Anda mengalami sejumlah besar reaksi kimia yang membuat Anda tetap hidup dan seimbang. Sementara reaksi-reaksi ini mungkin terjadi dengan sendirinya dengan waktu yang cukup, laju ini tidak akan cukup cepat untuk kebutuhan tubuh manusia.

Akibatnya, hampir semua reaksi biokimia dibantu oleh protein khusus yang disebut enzim, yang bersifat biologis katalis yang dapat membuat reaksi jutaan kali lebih cepat.

Penjahitan enzim sangat tinggi; sebagian besar dari ratusan enzim yang diketahui hanya dapat mengkatalisis satu reaksi, dan sebagian besar reaksi hanya dapat dikatalisis oleh satu enzim tertentu.

walaupun asam nukleat molekul RNA (asam ribonukleat) kadang-kadang dapat bertindak sebagai katalis non-enzim, enzim sejati protein, artinya terdiri dari rantai panjang asam amino yang dilipat menjadi bentuk tertentu. Ada 20 asam amino di alam, yang semuanya dibutuhkan tubuh Anda dalam jumlah tertentu.

Tubuh Anda dapat membuat sekitar setengah dari ini, sedangkan yang lain harus tertelan dalam makanan. Yang harus kamu makan disebut

Semua asam amino memiliki atom karbon pusat yang bergabung dengan gugus asam karboksilat (-COOH), sebuah asam amino (-NH₂) kelompok, dan rantai samping, biasanya disebut "-R" dalam diagram kimia.

Rantai samping menentukan perilaku unik asam amino. Urutan asam amino dalam protein disebut struktur utama. Rangkaian asam amino disebut a polipeptida; biasanya ketika sebuah molekul disebut seperti itu, itu bukan protein fungsional yang lengkap, tetapi bagian dari satu.

Senar asam amino dapat menyusun dirinya menjadi formasi seperti spiral atau seperti lembaran; ini disebut sebagai protein's struktur sekunder. Bagaimana molekul akhirnya mengatur dirinya sendiri dalam tiga dimensi, sebagian besar sebagai akibat dari interaksi listrik antara asam amino di berbagai bagian molekul, disebut struktur tersier.

Seperti banyak hal di alam, bentuk sesuai dengan fungsinya; yaitu, bentuk enzim menentukan perilaku yang tepat, termasuk seberapa kuat "mencari" tertentu substrat (yaitu, molekul tempat enzim bekerja).

Bagaimana enzim melakukan aktivitas katalitik? Pertanyaan ini dapat dipisahkan menjadi dua pertanyaan terkait.

Satu: bagaimana, dalam hal pergerakan dasar atom, enzim mempercepat reaksi? Dan dua: ciri khusus apa tentang struktur enzim yang memungkinkan hal ini terjadi?

Cara enzim mempercepat laju reaksi adalah dengan menghaluskan jalur antara awal dan akhir reaksi. Dalam jenis reaksi ini, produk (molekul yang tersisa setelah reaksi selesai) memiliki energi total yang lebih rendah daripada reaktan (molekul yang diubah menjadi produk selama reaksi).

Untuk mendapatkan reaksi bergulir, bagaimanapun, produk harus mengatasi energi "punuk", yang disebut energi aktivasi (E_Sebuah).

Bayangkan berada di sepeda setengah mil dari rumah Anda, sebuah titik yang 100 kaki vertikal di atas jalan masuk Anda. Jika jalan pertama kali menanjak 50 kaki sebelum dengan cepat turun 150 kaki untuk sampai ke jalan masuk, Anda jelas harus mengayuh beberapa saat sebelum Anda dapat mulai meluncur. Tetapi jika bentangan jalan hanya terdiri dari penurunan jalan sepanjang setengah mil yang seragam, Anda dapat meluncur sepanjang jalan.

Sebuah enzim, pada dasarnya, mengubah skenario pertama menjadi skenario kedua; perbedaan ketinggian masih 100 kaki, tetapi tata letak keseluruhannya tidak sama.

Pada tingkat kerjasama molekuler, kompleks enzim-substrat sering digambarkan dalam istilah a Hubungan "kunci dan kunci": Bagian dari molekul enzim yang mengikat substrat, disebut situs aktif, dibentuk sedemikian rupa sehingga hampir pas dengan molekul substrat.

Seperti halnya menggeser kunci ke dalam gembok dan memutarnya menyebabkan perubahan pada gembok (seperti gerakan deadbolt), katalis mencapai aktivitas enzimatik dengan menyebabkan molekul substrat berubah bentuk.

Perubahan ini dapat mengakibatkan melemahnya ikatan kimia dalam substrat melalui distorsi mekanis, memberikan molekul cukup "dorongan" atau "putaran" untuk bergerak menuju bentuk produk akhirnya.

Seringkali, calon produk ada di keadaan transisi sementara itu, yang terlihat agak seperti reaktan dan agak seperti produk.

Model terkait adalah kecocokan yang diinduksi konsep. Dalam skenario ini, enzim dan substrat pada awalnya tidak membuat kecocokan kunci-dan-kunci yang sempurna, tetapi fakta bahwa mereka bersentuhan menyebabkan perubahan bentuk substrat yang mengoptimalkan fisik enzim-substrat interaksi.

Perubahan pada substrat membuatnya lebih mirip dengan molekul keadaan transisi, yang kemudian diubah menjadi produk akhir saat reaksi bergerak maju.

Meskipun mereka kuat, enzim, seperti semua molekul biologis, tidak terkalahkan. Banyak dari kondisi yang sama yang merusak atau menghancurkan molekul lain, serta seluruh sel dan jaringan, dapat memperlambat aktivitas enzim atau menghentikannya bekerja sama sekali.

Seperti yang mungkin Anda ketahui, suhu tubuh harus tetap dalam kisaran sempit (biasanya sekitar 97,5 hingga 98,8 derajat Fahrenheit) agar Anda tetap sehat. Salah satu alasannya adalah enzim berhenti bekerja dengan baik jika suhu tubuh naik di atas tingkat ini – yang Anda anggap sebagai demam.

Juga, kondisi yang sangat asam dapat mengganggu ikatan kimia enzim. Kerusakan terkait suhu dan pH seperti itu disebut denaturasi dari enzim.

Selain itu, seperti yang Anda duga, peningkatan jumlah enzim cenderung lebih mempercepat reaksi, sementara penurunan konsentrasi enzim memperlambatnya.

Demikian pula, menambahkan lebih banyak substrat sambil menjaga jumlah enzim yang sama mempercepat reaksi sampai enzim "maksimal" dan tidak dapat menangani semua substrat yang ada.

Katakanlah Anda melakukan perjalanan sepeda penggalangan dana lintas negara dan didukung sepanjang jalan oleh teman-teman yang memberi Anda minuman dan pakaian segar dari sebuah van.

Teman-teman Anda akan membutuhkan dukungan mereka sendiri selama perjalanan, seperti bensin untuk kendaraan dan makanan untuk kru.

Jika perjalanan Anda dapat dianggap sebagai "reaksi" dan kru van adalah "enzim" yang "mengkatalisis" perjalanan Anda, maka toko makanan di rute tersebut dapat dianggap sebagai koenzim - di biokimia, zat yang bukan enzim, tetapi diperlukan agar enzim dapat menjalankan tugasnya dengan baik.

Seperti substrat, koenzim mengikat ke situs aktif enzim, di mana substrat mengikat, tetapi mereka tidak dianggap sebagai substrat itu sendiri.

Koenzim sering berfungsi sebagai pembawa elektron, atau lokasi docking sementara untuk atom atau gugus fungsi yang ditransfer antar molekul dalam keseluruhan reaksi. Kofaktor adalah molekul anorganik seperti seng yang membantu enzim dalam organisme hidup, tetapi tidak seperti koenzim, mereka tidak mengikat ke situs aktif enzim.

Contoh umum koenzim termasuk:

• koenzim A, atau CoA, yang mengikat asetat untuk membentuk asetil CoA, penting dalam respirasi seluler, yang menghasilkan energi untuk sel dari glukosa gula;
• nikotinamida adenin dinucelotide (NAD) dan flavin adenin dinucelotide (FAD), yang merupakan pembawa elektron berenergi tinggi yang juga berkontribusi pada respirasi seluler;
• piridoksal fosfat, atau vitamin B6, yang memindahkan gugus amino antar molekul.