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