enzim pada tumbuhan

7/22/2019 Enzim Pada Tumbuhan

1/10

ENZIM PADA TUMBUHAN

1. SEJARAH TENTANG ENZIM

Pada awalnya, enzim dikenal sebagai protein oleh Sumner ( 1926 ) yang telah berhasil

mengisolasi urease dari tumbuhan kara pedang. Urease adalah enzimysng dapat menguraikan ureamenjadi CO2 dan NH3. Beberapa tahun kemudian Northrop dan Kunits dapat mengisolasi pepsin,

tripsin, dan kinotripsin. Kemudian makin banyak enzim yang telah dapat diisolasi dan telah dibuktikan

bahwa enzim tersebut ialah protein.

Dari hasil penelitian para ahli biokim ternyata banyak enzim mempunyai gugus bukan protein,

jadi termasuk golongan protein majemuk. Gugus bukan protein ini disebut dengan kofaktor ada yang

terikat kuat pada protein dan ada pula yang tidak terikat kuat oleh protein.. Gugus terikat kuat pada

bagian protein artinya sukar terurai dalam larutan yang disebut dengan Prostetik, sedang yang tidak

begitu terikat kuat ( mudah dipisahkan secara dialisis ) disebut dengan Koenzim. Keduanya ini dapat

memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat.

2. PENGERTIAN ENZIM

Enzim ialah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi dan ikut beraksi didalamnya sedang

pada saat akhir proses enzim akan melepaskan diri seolaholah tidak ikut bereaksi dalam proses

tersebut.

Enzim merupakan reaksi atau proses kimia yang berlangsung dengan baik dalam tubuh makhluk

hidup karena adanya katalis yang mampu mempercepat reaksi. Koenzim mudah dipisahkan dengan

proses dialisis.

Enzim berperan secara lebih spesifik dalam hal menentukan reaksi mana yang akan dipacu

dibandingkan dengan katalisator anorganik sehingga ribuan reaksi dapat berlangsung dengan tidak

menghasilkan produk sampingan yang beracun.

Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun

atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik

dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun

dari bahan anorganik).

3. PERBEDAAN ENZIN DENGAN KATALISATOR

Katalisator bersifat umum, hanya berfungsi untuk mempercepat reaksi yang dapat digunakan

berulang - ulang ( satu katalisator mampu mereaksikan 2 atau 3 bahkan lebih reaksi). Enzim bersifat

lebih spesifik hanya digunakan untuk satu reaksi saja ( satu enzim hanya untuk satu reaksi).


2/10

4. METABOLISME TUMBUHAN

Tumbuhan juga mengahasilkan senyawa metabolit sekunder yang berfungsi untuk melindungi

tumbuhan dari serangan serangga, bakteri, jamur dan jenis patogen lainnya serta tumbuhan itu mampu

menghasilkan vitamin untuk kepentingan tumbuhan itu sendiri serta hormonhormon yang merupakan

sarana bagi tumbuhan untuk berkomunikasi antara organnya atau jaringannya dalam mengendalikan

dan mengkoordinasi pertumbuhan dan perkembangannya.

Dalam tumbuhan pun terdapat proses metabolisme tumbuhan yang terdiri dari anabolisme (

pembentkan senyawa yang lebih besar dari molekulmolekul yang lebih kecil, molekul ini terdiri dari

pati, selulose, protein, lemak dan asam lemak. Prioses ini membutuhkan energi).Sedang katabolisme

merupakan senyawa dengan molekul yang besar membentuk senyawasenyawa dengan molekul yang

lebih kecil dan menghasilkan energi.

Sel dalam tubuh tumbuhan mampu mengatur lintasanlintasan metabolik yang

dikendalikannnya agar terjadi dan dapat mengatur kecepatan reaksi tersebut dengan cara memproduksi

suatu katalisator dalam jumlah yang sesuai dan tepat pada saat dibutuhkan. Katalisator inilah yang

disebut denagn enzim yang mampu mempercepat laju reaksi yang berkisar antara 108 sampai 1020.

5. SIFATSIFAT ENZIM

Sifat-sifat enzim adalah sebagai berikut:

1. Biokatalisator

Enzim mempercepat laju reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi.

2. Termolabil

Enzim mudah rusak bila dipanaskan sampai dengan suhu tertentu.

3 Merupakan senyawa protein

4 Bekerja secara spesifik.Satu jenis enzim bekerja secara khusus hanya pada satu jenis substrat. Misalnya

enzim katalase menguraikan Hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2), sedangkan

enzim lipase menguraikan lemak + air menjadi gliserol + asam lemak.

F. SUSUNAN ENZIM

Secara kimia, enzim yany lengkap (holoenzim) tersusun atas 2 bagian yaitu:

1. Bagian protein disebut Apoenzim yang bersifat labil ( mudah berubah) yang dipengaruhi oleh suhu

dan keasaman.


3/10

2. Bagian yang bukan protein yang disebut dengan gugus prostetik ( gugusan aktif) yang berasal dari

kofaktor.

G. KOMPOSISI KIMIA DAN STRUKTUR 3-DIMENSI ENZIM

Setiap enzim terbentuk dari molekul protein sebagai komponen utama penyusunnya dan bebrapa enzim

hanya terbentuk dari molekul protein dengan tanpa adanya penambahan komponen lain. Protein

lainnya seperti Sitokrom yang membawa elektron pada fotosintesis dan respirasi tidak pula dapat

digolongkan sebagai enzim. Selain itu, protein yang terdapat dalam biji juga lebih berperan sebagai

bahan cadangan untuk digunakan dalam proses perkecambahan biji.

Protein hanya terbentuk dari satu ikatan poloipeptida yang menggumpal membentuk suatu struktur

yang bulat atau sperikal, contohnya ribonuklease. Setiap rantai polipeptida atau molekul protein secara

sponstan akan membentuk konfigurasi dengan energi bebas terendah.

Dalam sitisol sel, asam amino lebih bersifat hidrofobik yang akan mengumpul pada bagian dalam,

sedang pada permukaan molekul protein atau enzim asan amino bersifat hidrofilik.

H. KOMPERTEMENTASI ENZIM

Enzimenzim yang berperan untuk fotosintesis terdapat pada kloroplas. Enzim yang berperan penting

dalam respirasi aerobik terdapat pada mitokondria, sedang enzim respirasi lainnya terdapat dalam

sitosol.

Kompertemenisasi enzi akan meningkat edisiensi banyak proses yang beralngsung di dalam sel, karena :

1. Reaktan tersedia pada tempat dimana enzim tersedia.

2. Senyawa akan dikonversi dikirim ke arah enzim yang berperan untuk menghasilakn produk sesuai

yang dikehendaki dan tidak disimpangkan pada lintasan yang lain. Akan tetapi kompartemenisasi ini

tidak bersifat absolut.

I. FUNGSI SPESIFIK, NOMENKLATUR dan PENGGOLONGAN ENZIM.

a. Fungsi Enzim

Yaitu sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel makhluk hidup.

Enzim ini berfungsi sebagai katalis yang sangan efisien dan mempunyai derajat yang tinggi.

b. Tata nama dan Kekhasan Enzim

Setiap enzim disesuaikan dengan nama substratnya dengan menambahkan ase dibelakangnya.


4/10

Kekhasan enzim asam amino sebagai substrat dapat mengalami reaksi berbagai enzim.

c.Penggolongan Enzim

Enzim dapat digolongkan ke dalam 6 golongan yaitu :

1. Oksidoreduktase terdapat dua enzimyaitu dehidrogenase dan oksidasi

2. Transferase yaitu enzim yang bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu

senyawa lain

3. Hidrolase yaitu sebagai katalis reaksi hidrolisis

4. Liase berperan dalam proses pemisahan

5. Isomerase bekerja pada reaksi intramolekuler

6. Ligase bekerja pada penggabungan dua molekul

J. CIRI- CIRI ENZIM

Ciriciri dari enzim ialah sebagai berikut :

1. Merupakan sebuah protein,

Jadi sifatnya sama dengan protein yaitu dapat menggumpal dalam suhu tinggi dan terpengaruh oleh

temperatur.

2. Bekerja secara khusus

Artinya hanya untuk bekerja dalam satu reaksi saja tidak dapat digunakan dalam beberapa reaksi.

3. Dapat digunakan berulang kali

Enzim dapat digunakan berulang kali karena enzim tidak berubah pada saat terjadi reaksi.

4. Rusak oleh panas

Enzim tidak tahan pada suhu tinggi, kebanyakan enzim hanya bertahan pada suhu 500C, rusaknya enzim

oleh panas disebut dengan denaturasi,


5/10

5. Dapat bekerja bolakbalik

Artinya satu enzim dapat menguraikan satu senyawa menjadi senyawa yang lain.

K. ISOZIM

Isozim atau Iso-enzim adalah dalam suatu campuran terdapat lebih dari satu enzim yang dapat berperan

dalam suatu substrat untuk memberikan suatu hasil yang sama.

Keuntungan bagi tumbuhan yang mengandung isoenzim adalah karena isozimisozim tersebut akan

memiliki tanggapan yang berbeda terhadap faltorfaktor lingkungan. Setiap isozim dihadapkan pada

lingkungan kimia yang berbeda dab masingmasing berperan pada posisi yang berbeda dalam lintasan

metabolic.

L. CARA KERJA ENZIM

Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suau molekul substrat menumbuk

molekul enzim yangtepat maka akan menempel pada enzim. Tempat menempelnya molekul substrat

pada enzim disebut dengan sisi aktif.

Ada dua teori yang menjelaskan mengenai cara kerja enzim yaitu:

1 Teori kunci dan gembok

Teori ini diusulkan oleh Emil Fischer pada 1894. Menurut teori ini, enzim bekerja sangat spesifik. Enzim

dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat.

2 Teori ketepatan induksi

Teori ini diusulkan oleh Daniel Koshland pada 1958. Menurut teori ini, enzim tidak merupakan struktur

yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat.

Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai

substrat.

M. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM

Ada banyak faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu:

1 Suhu

Semakin tinggi suhu, kerja enzim juga akan meningkat. Tetapi ada batas maksimalnya. Untuk hewan

misalnya, batas tertinggi suhu adalah 40C. Bila suhu di atas 40C, enzim tersebut akan menjadi rusak.

Sedangkan untuk tumbuhan batas tertinggi suhunya adalah 25C.

2 pH


6/10

Pengaruh pH terhadap suatu enzim bervariasi tergantung jenisnya. Ada enzim yang bekerja secara

optimal pada kondisi asam. Ada juga yang bekerja secara optimal pada kondisi basa.

3 Konsentrasi substrat

Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin meningkat juga kerja enzim tetapi akan mencapai titik

maksimal pada konsentrasi tertentu.

4 Konsentrasi enzim

Semakin tinggi konsentrasi enzim, semakin meningkat juga kerja enzim.

5 Adanya aktivator

Aktivator merupakan zat yang memicu kerja enzim.

6 Adanya inhibitor

Inhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzim. Inhibitor ini terdiri dari :

Hambatan Reversibel

Yang disebabkan oleh terjadinya proses destruksi atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang

terdapat pada molekul enzim. Hambatan reversible dapat berupa hambatan bersaing dan hambatan

tidak bersaing. Hambatan bersaing disebabkan karena adanya molekul yang mirip dengan substrat, yang

dapat pula membentuk kompleks yaitu kompleks enzim inhibitor (EI), sedang hambatan tidak bersaing

ini tidak dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi substrat dan inhibitor yang melakukannya disebut

inhibitor tidak bersaing.

Hambatan tidak Reversibel

Hambatan tidak reversible ini terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversible dengan bagian tertentu

pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk enzim.

Hambatan Alosterik

Hambatan ruang karena enzim tersebut tidak berbentuk hiperbola seperti enzimenzim ang lain tetapi

akan terjadi grafik yang berbentuk sigmoida.

II. RESPIRASI PADA TUMBUHAN

A. PENGERTIAN RESPIRASI

Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik menjadi

CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks, dimana substrat

dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami reduksi menjadi H2O.


7/10

Yang disebut substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang dioksidasikan dalam respirasi, atau

senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang secara relatif banyak jumlahnya dan

biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan air. Sedangkan metabolit respirasi adalah intermediat-

intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi

Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui

proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak

kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, rspirasi dapat dibedakan menjadi respirasi aerob yaitu

respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk mendapatkan energi dan respirasi anaerob atau biasa

disebut dengan proses fermentasi yaitu respirasi yang tidak menggunakan oksigen namun bahan

bukunya adalah seperti karbohidrat, asam lemak, asam amino sehingga hasil respirasi berupa

karbondioksida, air dan energi dalam bentuk ATP.

Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Terdapat

beberapa substrat respirasi yang penting lainnya diantaranya adalah beberapa jenis gula seperti glukosa,

fruktosa, dan sukrosa; pati; asam organik; dan protein (digunakan pada keadaan & spesies tertentu).

Secara umum, respirasi karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + O2 6CO2 + H2O + energi

Reaksi di atas merupakan persamaan rangkuman dari reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses respirasi.

Contoh:

Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:

C6H,206 + 6 02 > 6 H2O + 6 CO2 + Energi

(glukosa)

B. REAKSI PADA RESPIRASI

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1. Glikolisis.

2. Daur Krebs.

3. Transpor elektron respirasi.

1. Glikolisis:

Peristiwa perubahan :

Glukosa Glulosa - 6 - fosfat Fruktosa 1,6 difosfat

3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Asam piravat.

Jadi hasil dari glikolisis :

- molekul asam piravat.

- molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi


8/10

tinggi.

- molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):

Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara

aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia

3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:

Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron)

dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan

oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi

selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada

tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.

C. PROSES AKSEPTOR ATP

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

1. Glikolisis:

Glukosa > 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP

2. Siklus Krebs:

2 asetil piruvat > 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP

2 asetil KoA > 4 CO2 6 NADH 2 PADH2

3. Rantai trsnspor elektron respirator:

10 NADH + 502 > 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP

2 FADH2 + O2 > 2 PAD + 2 H20 4 ATP

Total 38 ATP

D. MANFAAT RESPIRASI

Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi

dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah

senyawa-senyawa antara yang penting sebagai Building Block. Building Block merupakan senyawa-

senyawa yang penting sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino

untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil

dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik

tertentu lainnya, seperti lignin.

Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara

sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak


9/10

keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi

seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di

dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna

beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang

dibutuhkan untuk pertumbuhan.

E. LAJU RESPIRASI

Laju respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

Ketersediaan substrat. Tersedianya substrat pada tanaman merupakan hal yang penting dalam

melakukan respirasi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi

dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju

respirasi akan meningkat.

Ketersediaan Oksigen. Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya

pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada

tumbuhan yang sama. Fluktuasi normal kandungan oksigen di udara tidak banyak mempengaruhi laju

respirasi, karena jumlah oksigen yang dibutuhkan tumbuhan untuk berrespirasi jauh lebih rendah dari

oksigen yang tersedia di udara.

Suhu. Pengaruh faktor suhu bagi laju respirasi tumbuhan sangat terkait dengan faktor Q10, dimana

umumnya laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10oC, namun hal ini

tergantung pada masing-masing spesies.

Tipe dan umur tumbuhan. Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolsme, dengan

demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan

muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada

organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.

F. PROSES RESPIRASI

Proses respirasi diawali dengan adanya penangkapan O2 dari lingkungan. Proses transport gas-gas

dalam tumbuhan secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Oksigen yang digunakan dalam respirasi

masuk ke dalam setiap sel tumbuhan dengan jalan difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, sitoplasma

dan membran sel. Demikian juga halnya dengan CO2 yang dihasilkan respirasi akan berdifusi ke luar sel

dan masuk ke dalam ruang antar sel. Hal ini karena membran plasma dan protoplasma sel tumbuhan

sangat permeabel bagi kedua gas tersebut.

Setelah mengambil O2 dari udara, O2 kemudian digunakan dalam proses respirasi dengan beberapa

tahapan, diantaranya yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus asam sitrat, dan transpor elektron.

Tahapan yang pertama adalah glikolisis, yaitu tahapan pengubahan glukosa menjadi dua molekul asam


10/10

piruvat (beratom C3), peristiwa ini berlangsung di sitosol. As. Piruvat yang dihasilkan selanjutnya akan

diproses dalam tahap dekarboksilasi oksidatif. Selain itu glikolisis juga menghasilkan 2 molekul ATP

sebagai energi, dan 2 molekul NADH yang akan digunakan dalam tahap transport elektron.

Dalam keadaan anaerob, As. Piruvat hasil glikoisis akan diubah menjadi karbondioksida dan etil alkohol.

Proses pengubahan ini dikatalisis oleh enzim dalam sitoplasma. Dalam respirasi anaerob jumlah ATP

yang dihasilkan hanya dua molekul untuk setiap satu molekul glukosa, hasil ini berbeda jauh dengan ATP

yang dihasilkan dari hasil keseluruhan respirasi aerob yaitu 36 ATP.

Tahapan kedua dari respirasi adalah dekarboksilasi oksidatif, yaitu pengubahan asam piruvat (beratom

C3) menjadi Asetil KoA (beratom C2) dengan melepaskan CO2, peristiwa ini berlangsung di sitosol. Asetil

KoA yang dihasilkan akan diproses dalam siklus asam sitrat. Hasil lainnya yaitu NADH yang akan

digunakan dalam transpor elektron.

Tahapan selanjutnya adalah siklus asam sitrat (daur krebs) yang terjadi di dalam matriks dan membran

dalam mitokondria, yaitu tahapan pengolahan asetil KoA dengan senyawa asam sitrat sebagai senyawa

yang pertama kali terbentuk. Beberapa senyawa dihasilkan dalam tahapan ini, diantaranya adalah satu

molekul ATP sebagai energi, satu molekul FADH dan tiga molekul NADH yang akan digunakan dalam

transfer elektron, serta dua molekul CO2.

Tahapan terakhir adalah transfer elektron, yaitu serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier

elektron (pembawa elektron). Proses ini terjadi di dalam membran dalam mitokondria. Dalam reaksi ini

elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon,

piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini nantinya akan menghasilkan H2O.

enzim pada tumbuhan

Documents